DE102017123097A1 - Conversion material and radiation-emitting component - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Konversionsmaterial angegeben, umfassend ein Matrixmaterial 30, Partikel eines ersten Leuchtstoffs 10, die in dem Matrixmaterial 30 eingebettet sind, und Partikel eines zweiten Leuchtstoffs 20, die in dem Matrixmaterial 30 eingebettet sind, wobei die Partikel des zweiten Leuchtstoffs 20 kleiner als die Partikel des ersten Leuchtstoffs 10 sind und/oder eine geringere Dichte aufweisen und wobei die Partikel des zweiten Leuchtstoffs 20 eine Beschichtung 25 aufweisen. Es wird weiterhin ein Strahlung emittierendes Bauelement enthaltend das Konversionsmaterial angegeben.

Figure DE102017123097A1_0000
There is provided a conversion material comprising a matrix material 30, particles of a first phosphor 10 embedded in the matrix material 30, and particles of a second phosphor 20 embedded in the matrix material 30, wherein the particles of the second phosphor 20 are smaller than those Particles of the first phosphor 10 are and / or have a lower density and wherein the particles of the second phosphor 20 have a coating 25. Furthermore, a radiation-emitting component containing the conversion material is specified.
Figure DE102017123097A1_0000

Description

Es wird ein Konversionsmaterial angegeben sowie ein Strahlung emittierendes Bauelement, das das Konversionsmaterial enthält.It is a conversion material specified and a radiation-emitting device containing the conversion material.

Typische Konversionsmaterialien für Strahlung emittierende Bauelemente, wie beispielsweise weiße LEDs, enthalten zwei, drei oder mehrere verschiedene Leuchtstoffe. Diese Leuchtstoffe können aus einem breiten Spektrum vorhandener Leuchtstoffe ausgewählt werden. Die ausgewählten Leuchtstoffe haben untereinander verschiedene Dichten und Kristallmorphologien und unterschiedliche Korn- bzw. Partikelgrößen, in denen sie herstellbar sind. Eine Leuchtstoffmischung mit gewünschten spektralen Eigenschaften, kann somit aus Leuchtstoffen bestehen, die sehr unterschiedliche Dichten und Korngrößen aufweisen. Dies führt zu großen Unterschieden der Sedimentationsgeschwindigkeiten der einzelnen Leuchtstoffe in der Leuchtstoffmischung.Typical conversion materials for radiation emitting devices, such as white LEDs, contain two, three or more different phosphors. These phosphors can be selected from a wide range of phosphors available. The selected phosphors have among themselves different densities and crystal morphologies and different grain or particle sizes in which they can be produced. A phosphor mixture with desired spectral properties can thus consist of phosphors which have very different densities and particle sizes. This leads to large differences in the sedimentation rates of the individual phosphors in the phosphor mixture.

Unterschiede in den Sedimentationsgeschwindigkeiten können verschiedene Probleme verursachen. Beispielsweise werden bei der Verarbeitung der Leuchtstoffe diese gewöhnlich mit Silikonen und gegebenenfalls Lösungsmitteln gemischt in einer großen Kartusche gelagert und von dort auf ein LED-Package aufgebracht. Dies kann beispielsweise mittels Dispensieren oder Sprühen geschehen. Während der Lagerung der Leuchtstoffe in der Kartusche sedimentieren die verschiedenen Leuchtstoffe unterschiedlich schnell, sodass die Leuchtstoffmischung, die aus der Kartusche auf eine LED aufgebracht wird, nicht gleichmäßig gemischt ist, was in einem nicht gewollten Farbdrift der hergestellten LED resultiert.Differences in sedimentation rates can cause various problems. For example, in the processing of the phosphors these usually mixed with silicones and optionally solvents stored in a large cartridge and applied from there to an LED package. This can be done for example by means of dispensing or spraying. During storage of the phosphors in the cartridge, the different phosphors sediment at different rates so that the phosphor mixture applied to an LED from the cartridge is not uniformly mixed, resulting in unwanted color drift of the manufactured LED.

Eine Sedimentation der Leuchtstoffe in einer Leuchtstoffmischung, die beispielsweise in einer Kavität über einer LED angeordnet ist, ist andererseits gewünscht, da sie zu einer gewissen Stabilität des Bauelements im Vergleich zu einer Leuchtstoffmischung, die gleichmäßig über das ganze Volumen der Kavität verteilt ist, führen kann. Wenn jedoch Leuchtstoffe mit unterschiedlichen Sedimentationsgeschwindigkeiten gemischt werden und sedimentieren, kann eine ungewollte Leuchtstoffseparation auftreten, wenn z. B. Leuchtstoffe, die eine hohe Hitzeentwicklung aufweisen, von der LED aus gesehen über Leuchtstoffen mit einer geringeren Hitzeentwicklung abgelagert werden. Die Leuchtstoffe mit der höheren Hitzeentwicklung sind dann weiter weg von der Wärmesenke (dem LED-Chip) angeordnet, was zu einer verminderten Stabilität des Bauelements führt.On the other hand, sedimentation of the phosphors in a phosphor mixture, which is arranged in a cavity above an LED, on the other hand, is desirable, since it can lead to a certain stability of the component in comparison to a phosphor mixture which is evenly distributed over the entire volume of the cavity , However, when phosphors are mixed and sedimented at different sedimentation rates, unwanted phosphor separation may occur when e.g. As phosphors, which have a high heat development, seen from the LED can be deposited on phosphors with a lower heat development. The higher heat flux phosphors are then located farther away from the heat sink (the LED chip), resulting in decreased device stability.

Ein weiterer Nachteil, der durch Sedimentation verursacht wird, tritt auf, wenn relativ wenig Leuchtstoffmaterialien vorhanden sind und durch die Sedimentation eine unvollständige Bedeckung des LED-Chips auftritt. Eine vollständige Bedeckung ist jedoch wünschenswert, insbesondere bei Volumenemittern, um in jedem Winkel eine gute und gleichmäßige Farbqualität zu erzeugen.Another drawback caused by sedimentation occurs when relatively few phosphor materials are present and incomplete coverage of the LED chip occurs due to sedimentation. However, full coverage is desirable, especially with volume emitters, to produce good and consistent color quality at any angle.

Aufgabe mindestens einer Ausführungsformen ist es, ein Konversionsmaterial mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Strahlung emittierendes Bauelement mit verbesserten Eigenschaften bereitzustellen. Diese Aufgaben werden durch ein Konversionsmaterial und ein Strahlung emittierendes Bauelement gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weiterentwicklungen und weitere Ausführungsformen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.The object of at least one embodiment is to provide a conversion material with improved properties. Another object is to provide a radiation-emitting device with improved properties. These objects are achieved by a conversion material and a radiation-emitting component according to the independent claims. Further developments and further embodiments are the subject of dependent claims.

Es wird ein Konversionsmaterial angegeben. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Konversionsmaterial ein Matrixmaterial, Partikel eines ersten Leuchtstoffs, die in dem Matrixmaterial eingebettet sind, und Partikel eines zweiten Leuchtstoffs, die in dem Matrixmaterial eingebettet sind.A conversion material is specified. According to one embodiment, the conversion material comprises a matrix material, particles of a first phosphor embedded in the matrix material, and particles of a second phosphor embedded in the matrix material.

Unter Konversionsmaterial ist ein Material zu verstehen, welches elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge zumindest teilweise in elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge umwandeln kann. Aus einem solchen Konversionsmaterial kann beispielsweise eine Konversionsschicht für eine LED gebildet sein.Conversion material is to be understood as meaning a material which can at least partially convert electromagnetic radiation of a first wavelength into electromagnetic radiation of a second wavelength. For example, a conversion layer for an LED can be formed from such a conversion material.

Unter Partikeln eines ersten beziehungsweise zweiten Leuchtstoffs sind Teilchen einer gewissen Größe zu verstehen, die aus dem jeweiligen Leuchtstoff gebildet sind. Solche Partikel können auch als Körner bezeichnet werden, ihre Größe auch als Korngröße. Im Folgenden wird der Begriff Partikel des ersten Leuchtstoffs bzw. Partikel des zweiten Leuchtstoffs gleichbedeutend mit erste Leuchtstoffpartikel und zweite Leuchtstoffpartikel verwendet.Particles of a first or second phosphor are particles of a certain size, which are formed from the respective phosphor. Such particles can also be referred to as grains, their size also as grain size. In the following, the term particles of the first phosphor or particles of the second phosphor is used synonymously with first phosphor particles and second phosphor particles.

Dass die Partikel in dem Matrixmaterial eingebettet sind, bedeutet, dass sie von Matrixmaterial umgeben sind, sich zumindest teilweise aber auch gegenseitig berühren können. The fact that the particles are embedded in the matrix material means that they are surrounded by matrix material, but can at least partly also touch one another.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Partikel des zweiten Leuchtstoffs kleiner als die Partikel des ersten Leuchtstoffs und/oder weisen eine geringere Dichte auf als die Partikel des ersten Leuchtstoffs. Mit anderen Worten haben die Partikel des zweiten Leuchtstoffs eine geringere Korngröße als die Partikel des ersten Leuchtstoffs und/oder eine geringere Dichte. According to one embodiment, the particles of the second phosphor are smaller than the particles of the first phosphor and / or have a lower density than the particles of the first phosphor. In other words, the particles of the second phosphor have a smaller grain size than the particles of the first phosphor and / or a lower density.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Partikel des zweiten Leuchtstoffs eine Beschichtung auf. Unter Beschichtung ist in diesem Zusammenhang nicht ausschließlich eine homogene Schicht auf der Oberfläche des Partikels zu verstehen, sondern dieser Begriff umfasst auch eine ungleichmäßige Verteilung von Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche des Partikels. Das bedeutet, dass Bereiche der Oberfläche des Partikels auch frei von Beschichtung sein können und dass die Dicke der Beschichtung nicht überall gleich sein muss. Die Beschichtung dient somit allein zur Volumenvergrößerung der Partikel und gegebenenfalls zur Erhöhung ihrer Dichte.According to a further embodiment, the particles of the second phosphor have a coating. Coating in this context should not be understood to mean exclusively a homogeneous layer on the surface of the particle, but this term also encompasses an uneven distribution of coating material on the surface of the particle. This means that areas of the surface of the particle can also be free of coating and that the thickness of the coating does not have to be the same everywhere. The coating thus serves solely to increase the volume of the particles and possibly to increase their density.

Durch die Beschichtung können somit größere Partikel des zweiten Leuchtstoffs bereitgestellt werden, als sie durch gewöhnliche Synthesen hergestellt werden können. Dadurch kann eine Streuung in der LED vermieden und die Helligkeit des Strahlung emittierenden Bauelements erhöht werden.The coating can thus provide larger particles of the second phosphor than can be produced by ordinary syntheses. As a result, a scattering in the LED can be avoided and the brightness of the radiation-emitting component can be increased.

Es wird ein Konversionsmaterial angegeben, das ein Matrixmaterial, Partikel eines ersten Leuchtstoffs, die in dem Matrixmaterial eingebettet sind, und Partikel eines zweiten Leuchtstoffs, die in dem Matrixmaterial eingebettet sind, umfasst. Die Partikel des zweiten Leuchtstoffs sind dabei kleiner als die Partikel des ersten Leuchtstoffs und/oder weisen eine geringere Dichte auf. Die Partikel des zweiten Leuchtstoffs weisen weiterhin eine Beschichtung auf.There is provided a conversion material comprising a matrix material, particles of a first phosphor embedded in the matrix material, and particles of a second phosphor embedded in the matrix material. The particles of the second phosphor are smaller than the particles of the first phosphor and / or have a lower density. The particles of the second phosphor furthermore have a coating.

Das Hinzufügen einer gegebenenfalls dicken und dichten Beschichtung zu den kleineren und/oder weniger dichten Partikeln des zweiten Leuchtstoffs kann deren Sedimentationsgeschwindigkeit zu einem gewünschten Wert steigern. Bei solchen kleinen und/oder weniger dichten Partikeln des zweiten Leuchtstoffs kann es sich beispielsweise um rot emittierende Leuchtstoffe (Ca, Sr) AlSiN3:Eu2+ (SCASN), Sr (Ca, Sr) Al2Si2N6:Eu2+ und M2Si5N8:Eu2+ mit M = Ca, Ba oder Sr handeln. Die Beschichtung kann aber auch auf andere Leuchtstoffpartikel aufgebracht werden.The addition of an optionally thick and dense coating to the smaller and / or less dense particles of the second phosphor can increase their sedimentation rate to a desired level. Such small and / or less dense particles of the second phosphor can be, for example, red emitting phosphors (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ (SCASN), Sr (Ca, Sr) Al 2 Si 2 N 6 : Eu 2 + and M 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ with M = Ca, Ba or Sr act. The coating can also be applied to other phosphor particles.

Wenn eine gewisse Beschichtungsdicke und -dichte gewählt wird, kann die Sedimentationsgeschwindigkeit der kleineren und/oder wenigen dichten Partikel des zweiten Leuchtstoffs derart an die Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel des ersten Leuchtstoffs angepasst werden, dass entweder eine Mischung der Partikel des ersten Leuchtstoffs und des zweiten Leuchtstoffs in dem Matrixmaterial erzielt wird oder eine gewünschte Schichtbildung bzw. gewünschte Konzentrationsgradienten der Partikel der Leuchtstoffe durch Sedimentation in dem Matrixmaterial auftritt, ohne die Korngröße der größeren und/oder dichteren Partikel des ersten Leuchtstoffs zu reduzieren.If a certain coating thickness and density is selected, the sedimentation rate of the smaller and / or less dense particles of the second phosphor can be adjusted to the sedimentation velocity of the particles of the first phosphor such that either a mixture of the particles of the first phosphor and the second phosphor in FIG the matrix material is achieved or a desired layer formation or desired concentration gradients of the particles of the phosphors occurs by sedimentation in the matrix material, without reducing the grain size of the larger and / or denser particles of the first phosphor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Matrixmaterial einen ersten Brechungsindex auf, die Partikel des zweiten Leuchtstoffs einen zweiten Brechungsindex und die Beschichtung einen dritten Brechungsindex, wobei der dritte Brechungsindex gleich dem ersten Brechungsindex ist oder zwischen dem ersten und dem zweiten Brechungsindex liegt.
Das bedeutet, dass das Material der Beschichtung derart ausgewählt wird, dass sein Brechungsindex an den Brechungsindex der zweiten Leuchtstoffpartikel angepasst ist oder einen Wert hat, der zwischen dem Wert des Brechungsindex der zweiten Leuchtstoffpartikel und des Matrixmaterials liegt. Damit können Fresnel-Reflexionen der Strahlung, die von den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs emittiert wird, vermieden oder mindestens minimiert werden. Bevorzugt ist der Brechungsindex der Beschichtung gleich der Wurzel aus dem Produkt der Brechungsindizes der zweiten Leuchtstoffpartikel und der Matrix.According to a further embodiment, the matrix material has a first refractive index, the particles of the second phosphor a second refractive index and the coating a third refractive index, wherein the third refractive index is equal to the first refractive index or between the first and the second refractive index.
That is, the material of the coating is selected such that its refractive index is matched to the refractive index of the second phosphor particle or has a value that lies between the value of the refractive index of the second phosphor particle and the matrix material. Thus, Fresnel reflections of the radiation emitted by the particles of the second phosphor can be avoided or at least minimized. Preferably, the refractive index of the coating is equal to the root of the product of the refractive indices of the second phosphor particles and the matrix.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung eine Dichte auf, die größer oder gleich der Dichte der Partikel des zweiten Leuchtstoffs ist. Damit kann die Gesamtdichte der Partikel des zweiten Leuchtstoffs, die die Beschichtung aufweisen, erhöht werden und somit auch die Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel des zweiten Leuchtstoffs.According to a further embodiment, the coating has a density that is greater than or equal to the density of the particles of the second phosphor. Thus, the total density of the particles of the second phosphor having the coating can be increased, and thus also the sedimentation speed of the particles of the second phosphor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel des zweiten Leuchtstoffs aufweisend die Beschichtung größer oder gleich der Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel des ersten Leuchtstoffs. Unter „gleich“ ist in diesem Zusammenhang eine hohe oder eine exakte Übereinstimmung der Sedimentationsgeschwindigkeiten zu verstehen, wobei geringe Abweichungen in beide Richtungen mit umfasst sein sollen. So ist unter „gleich“ auch eine Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel des zweiten Leuchtstoffs, die geringfügig kleiner als die der Partikel des ersten Leuchtstoffs ist, zu verstehen. Wenn die Sedimentationsgeschwindigkeiten der Partikel des ersten und des zweiten Leuchtstoffs gleich groß sind, kann eine Mischung der ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel in dem Matrixmaterial erzielt werden. Ist die Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel des zweiten Leuchtstoffs größer als die des ersten Leuchtstoffs, kann eine Schichtbildung der Leuchtstoffe in dem Matrixmaterial erzeugt werden, wobei die Partikel des zweiten Leuchtstoffs unter den Partikeln des ersten Leuchtstoffs angeordnet werden.According to a further embodiment, the sedimentation velocity of the particles of the second phosphor comprising the coating is greater than or equal to the sedimentation velocity of the particles of the first phosphor. By "equal" in this context is meant a high or an exact match of the sedimentation rates, with minor deviations in both directions being included. Thus, "equal" also means a sedimentation rate of the particles of the second phosphor which is slightly smaller than that of the particles of the first phosphor. If the sedimentation velocities of the particles of the first and the second phosphor are the same, a mixture of the first and second phosphor particles in the matrix material can be achieved. If the sedimentation velocity of the particles of the second phosphor is greater than that of the first phosphor, a layer formation of the phosphors in the matrix material can be produced, wherein the particles of the second phosphor are arranged under the particles of the first phosphor.

Unter „Schichtbildung der Leuchtstoffe“ ist hier und im Folgenden nicht die Ausbildung von komplett getrennten Schichten zu verstehen. Vielmehr ist darunter die Ausbildung von Konzentrationsgradienten in dem Konversionsmaterial zu verstehen, wodurch in einem Bereich vorwiegend erste Leuchtstoffpartikel (eine erste Schicht) und in einem anderen Bereich vorwiegend zweite Leuchtstoffpartikel (eine zweite Schicht) vorzufinden sind. Somit soll hier und im Folgenden unter einer durch die ersten Leuchtstoffpartikel gebildete „erste Schicht“ ein Bereich verstanden werden, in dem die ersten Leuchtstoffpartikel eine deutlich größere Konzentration als die zweiten Leuchtstoffpartikel aufweisen, und unter einer durch die zweiten Leuchtstoffpartikel gebildete „zweite Schicht“ ein Bereich, in dem die zweiten Leuchtstoffpartikel eine deutlich größere Konzentration als die ersten Leuchtstoffpartikel aufweisen.By "layering of the phosphors" is here and below not the formation of completely separate layers to understand. Rather, this is to be understood as the formation of concentration gradients in the conversion material, whereby predominantly first phosphor particles (a first layer) and in another area predominantly second phosphor particles (a second layer) are to be found in one area. Thus, here and below, a "first layer" formed by the first phosphor particles is to be understood as a region in which the first phosphor particles have a significantly greater concentration than the second phosphor particles, and under a "second layer" formed by the second phosphor particles Area in which the second phosphor particles have a significantly greater concentration than the first phosphor particles.

Die Sedimentationsgeschwindigkeiten können somit durch die Anpassung oder Veränderung der Größe der Partikel des zweiten Leuchtstoffs und/oder die Gesamtdichte der Partikel des zweiten Leuchtstoffs an die oder gegenüber der Größe und/oder Dichte der Partikel des ersten Leuchtstoffs für spezielle Anforderungen angepasst werden. So kann eine Mischung der ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel in dem Matrixmaterial erreicht werden und somit eine ungewünschte Separation der ersten von den zweiten Leuchtstoffpartikeln, wenn das Konversionsmaterial beispielsweise in einer Kartusche aufbewahrt wird, verhindert werden.The sedimentation rates can thus be adjusted by adapting or changing the size of the particles of the second phosphor and / or the total density of the particles of the second phosphor to or against the size and / or density of the particles of the first phosphor for specific requirements. Thus, a mixture of the first and second phosphor particles in the matrix material can be achieved and thus an undesired separation of the first from the second phosphor particles, when the conversion material is stored, for example, in a cartridge can be prevented.

Weiterhin kann durch gezielte Sedimentation auch eine gewünschte Schichtbildung der ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel erreicht werden. Wenn der zweite Leuchtstoff so gewählt wird, dass er einen größeren Stokes Shift als der erste Leuchtstoff aufweist, kann beispielsweise die Beschichtung auf den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs bewirken, dass sich die zweiten Leuchtstoffpartikel aufgrund ihrer höheren Sedimentationsgeschwindigkeit vorwiegend unter den ersten Leuchtstoffpartikeln anordnen. Das kann, wenn das Konversionsmaterial in einem Strahlung emittierenden Bauelement zum Einsatz kommt, zu einer Erhöhung der Helligkeit und einer verbesserten Lebensdauer führen. Auch ein Quenchen der Leuchtstoffemission bedingt durch hohe Strahlungsdichten der anregenden Strahlung kann reduziert werden und damit die Helligkeit erhöht werden, wenn die Leuchtstoffpartikel mit einem hohen Intensitäts-Quenching durch gezielte Sedimentation über Leuchtstoffpartikel mit geringerem Intensitäts-Quenching gelagert werden und somit nur noch einer geringeren Strahlungsdichte der anregenden Strahlung ausgesetzt sind.Furthermore, by targeted sedimentation, a desired layer formation of the first and second phosphor particles can also be achieved. If the second phosphor is chosen to have a larger Stokes shift than the first phosphor, for example, the coating on the particles of the second phosphor can cause the second phosphor particles to predominantly be located below the first phosphor particles due to their higher sedimentation rate. This can lead to an increase in brightness and an improved service life when the conversion material is used in a radiation-emitting component. Even a quenching of the phosphor emission due to high radiation densities of the exciting radiation can be reduced and thus the brightness can be increased if the phosphor particles are stored with a high intensity quenching by targeted sedimentation over phosphor particles with lower intensity quenching and thus only a lower radiation density are exposed to the stimulating radiation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist jeweils ein Partikel des zweiten Leuchtstoffs eine Beschichtung auf und/oder mehrere Partikel des zweiten Leuchtstoffs weisen gemeinsam eine Beschichtung auf. Das bedeutet, dass nicht nur die Sedimentationsgeschwindigkeit eines zweiten Leuchtstoffpartikels, der mit einer Beschichtung versehen ist, erhöht werden kann, sondern dieses Ziel kann auch erreicht werden, wenn zwei oder mehrere im Vergleich zu den ersten Leuchtstoffpartikeln kleinere und/oder weniger dichte zweite Leuchtstoffpartikel in dem Konversionsmaterial mittels einer Beschichtung zu einem großen Partikel zusammengeklebt werden.According to a further embodiment, in each case one particle of the second phosphor has a coating and / or several particles of the second phosphor have a coating in common. This means that not only can the sedimentation rate of a second phosphor particle provided with a coating be increased, but this goal can also be achieved if two or more second and / or lower density second phosphor particles in comparison to the first phosphor particles the conversion material are glued together by means of a coating to form a large particle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung eine thermische Leitfähigkeit auf, die größer als eine thermische Leitfähigkeit des Matrixmaterials ist. Ein typisches Matrixmaterial wie beispielsweise Silikon weist eine thermische Leitfähigkeit von 0,1 bis 0,2 W/mK auf. Wird also für die Beschichtung ein Material gewählt, das eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweist, kann diese helfen, die Temperatur in den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs zu reduzieren. Hitze, die in den lumineszierenden Zentren der zweiten Leuchtstoffpartikel erzeugt wird, kann somit sehr effektiv von den Zentren abgeleitet und über ein großes Kornvolumen verteilt werden. Zudem wird durch die Beschichtung die Oberfläche der Partikel des zweiten Leuchtstoffs durch die nicht-konvertierende Beschichtung vergrößert und damit auch die Oberfläche, über welche Hitze zu dem Matrixmaterial abgeleitet werden kann.According to a further embodiment, the coating has a thermal conductivity that is greater than a thermal conductivity of the matrix material. A typical matrix material such as silicone has a thermal conductivity of 0.1 to 0.2 W / mK. Thus, choosing a material for the coating which has a higher thermal conductivity may help to reduce the temperature in the particles of the second phosphor. Heat generated in the luminescent centers of the second phosphor particles can thus be very effectively derived from the centers and distributed over a large grain volume. In addition, the surface of the particles of the second phosphor is increased by the coating by the non-converting coating and thus also the surface, via which heat can be derived to the matrix material by the coating.

Wenn die Peak-Temperatur des beschichteten zweiten Leuchtstoffpartikels reduziert wird, wird auch die Streuung an dem Partikel des zweiten Leuchtstoffs reduziert, da der Brechungsindex eines typischen polymeren Matrixmaterials temperaturabhängig ist und mit steigender Temperatur fällt. Damit wird der Brechungsindexkontrast zwischen den zweiten Leuchtstoffpartikeln und dem Matrixmaterial erhöht. Durch eine Temperaturerniedrigung und somit eine Verringerung des Brechungsindexkontrastes zwischen Leuchtstoffpartikeln und Matrix wird die Helligkeit des Strahlung emittierenden Bauelements aufgrund geringerer Streuung in einer das Konversionsmaterial enthaltenden Konversionsschicht bzw. Konversionselement und damit verbundenen geringeren Rückstreuverlusten erhöht. Zudem wird die Lebensdauer des Konversionsmaterials erhöht, wenn die Peak-Temperaturen an den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs reduziert sind, da die Lebenszeit durch temperaturbedingte Matrix- beispielsweise Silikondegradation limitiert ist.When the peak temperature of the coated second phosphor particle is reduced, the scattering of the second phosphor particle is also reduced because the refractive index of a typical polymeric matrix material is temperature dependent and decreases with increasing temperature. Thus, the refractive index contrast between the second phosphor particles and the matrix material is increased. By lowering the temperature and thus reducing the refractive index contrast between the phosphor particles and the matrix, the brightness of the radiation-emitting component is reduced due to less scattering in a conversion layer or conversion element containing the conversion material increased lower backscatter losses. In addition, the lifetime of the conversion material is increased when the peak temperatures are reduced on the particles of the second phosphor, since the lifetime is limited by temperature-induced matrix, for example, silicone degradation.

Wird das Konversionsmaterial für die Konversionsschicht eines Strahlung emittierenden Bauelements, wie einer LED, eingesetzt, wird die Lebenszeit der LED am meisten erhöht, wenn die die Beschichtung aufweisenden Partikel des zweiten Leuchtstoffs die höchste Hitzeerzeugung unter den Leuchtstoffpartikeln aufweisen. Zudem führt eine reduzierte mittlere Temperatur in dem Konversionsmaterial zu einer erhöhten Quanteneffizienz aller Leuchtstoffpartikel, da alle Leuchtstoffe ein thermisches Quenchen der Quanteneffizienz aufweisen. Aufgrund der verringerten Quanteneffizienzverluste wird auch die Helligkeit erhöht und die Lebenszeit verlängert.When the conversion material is used for the conversion layer of a radiation-emitting device such as an LED, the lifetime of the LED is increased most when the particles of the second phosphor having the coating have the highest heat generation among the phosphor particles. In addition, a reduced average temperature in the conversion material leads to an increased quantum efficiency of all phosphor particles, since all phosphors have a thermal quenching of the quantum efficiency. Due to the reduced quantum efficiency losses, the brightness is also increased and the lifetime is extended.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung eine thermische Leitfähigkeit auf, die größer ist als eine thermische Leitfähigkeit der Partikel des zweiten Leuchtstoffs. Damit wird die gesamte thermische Leitfähigkeit des Konversionsmaterials erhöht und die Temperatur der Partikel des zweiten Leuchtstoffs reduziert, da Hitze, die durch die Konversion in dem zweiten Leuchtstoff erzeugt wird, schneller von dem konvertierenden Material zu der Beschichtung abgeführt wird.According to a further embodiment, the coating has a thermal conductivity that is greater than a thermal conductivity of the particles of the second phosphor. Thus, the overall thermal conductivity of the conversion material is increased and the temperature of the second phosphor particles is reduced because heat generated by the conversion in the second phosphor is dissipated more rapidly from the converting material to the coating.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Beschichtung zumindest stellenweise eine Dicke auf, die > 100 nm, bevorzugt > 500 nm ist. Eine solche Dicke der Beschichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die thermische Leitfähigkeit der Beschichtung größer als die des Matrixmaterials und/oder des zweiten Leuchtstoffs ist, da die thermische Leitfähigkeit von dünnen Schichten gewöhnlich niedriger ist als im Bulk-Material, während die thermische Leitfähigkeit von dicken Schichten ähnlich hoch oder gleich wie in dem Bulk-Material ist. Eine hohe Dicke der Beschichtung kann auch die Partikel des zweiten Leuchtstoffs vor mechanischen Beanspruchungen schützen. Insbesondere Partikel von Leuchtstoffen, die eine Schutzschicht aufweisen, um sie beispielsweise feuchtigkeitsstabil zu machen (zum Beispiel SCASN), können durch eine dicke, und insbesondere weiche Beschichtung vor mechanischer Beanspruchung während der Prozessierung geschützt werden und eine Zerstörung der Schutzschicht somit vermieden werden.According to a further embodiment, the coating has, at least in places, a thickness which is> 100 nm, preferably> 500 nm. Such a thickness of the coating is particularly advantageous if the thermal conductivity of the coating is greater than that of the matrix material and / or the second phosphor, since the thermal conductivity of thin layers is usually lower than in the bulk material, while the thermal conductivity of thick layers is similar or equal to that in the bulk material. A high thickness of the coating can also protect the particles of the second phosphor from mechanical stresses. In particular, particles of phosphors which have a protective layer, for example to make them moisture-stable (for example SCASN), can be protected from mechanical stress during processing by a thick, and in particular soft coating, and destruction of the protective layer can thus be avoided.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs und der Beschichtung eine Schutzschicht angeordnet. Eine solche Schutzschicht kann die Partikel des zweiten Leuchtstoffs beispielsweise vor Feuchtigkeit schützen und/oder eine Reaktion des Materials der Beschichtung mit dem Material der Partikel des zweiten Leuchtstoffs verhindern.According to a further embodiment, a protective layer is arranged between the particles of the second phosphor and the coating. Such a protective layer may, for example, protect the particles of the second phosphor from moisture and / or prevent a reaction of the material of the coating with the material of the particles of the second phosphor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf der Beschichtung eine Anti-Reflexionsschicht angeordnet. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Schicht handeln, die eine Dicke von λ/4n aufweist. „λ“ bezeichnet dabei die Peak-Wellenlänge der beschichteten Leuchtstoffpartikel und „n“ den Brechungsindex der Beschichtung. Damit ist eine Anti-Reflexionsschicht auf der Beschichtung der Partikel des zweiten Leuchtstoffs vorhanden, die es ermöglicht, Licht, das in den zweiten Leuchtstoffpartikeln erzeugt wird, ohne Reflexionsverlust in das Matrixmaterial, beispielsweise Silikon, auszukoppeln.According to a further embodiment, an anti-reflection layer is arranged on the coating. This may be, for example, a layer having a thickness of λ / 4n. "Λ" designates the peak wavelength of the coated phosphor particles and "n" the refractive index of the coating. Thus, an anti-reflection layer on the coating of the particles of the second phosphor is present, which makes it possible to decouple light generated in the second phosphor particles without reflection loss in the matrix material, for example silicone.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die Partikel des ersten Leuchtstoffs eine erste Schicht und die Partikel des zweiten Leuchtstoffs eine zweite Schicht in dem Matrixmaterial, wobei die erste Schicht auf der zweiten Schicht angeordnet ist. Dazu weisen die Partikel des zweiten Leuchtstoffs eine größere Sedimentationsgeschwindigkeit als die Partikel des ersten Leuchtstoffs auf, was durch das Vorhandensein der Beschichtung bedingt ist. Aufgrund der größeren Sedimentationsgeschwindigkeit sinken die Partikel des zweiten Leuchtstoffs schneller nach unten, sodass sich eine Schicht der Partikel des zweiten Leuchtstoffs unter der ersten Schicht bildet. Wird das Konversionsmaterial beispielsweise auf einer LED aufgebracht, ist die zweite Schicht näher an der LED angeordnet als die erste Schicht.According to a further embodiment, the particles of the first phosphor form a first layer and the particles of the second phosphor form a second layer in the matrix material, wherein the first layer is arranged on the second layer. For this purpose, the particles of the second phosphor have a greater sedimentation rate than the particles of the first phosphor, which is due to the presence of the coating. Due to the greater sedimentation speed, the particles of the second phosphor sink down faster, so that a layer of the particles of the second phosphor forms below the first layer. If the conversion material is applied to an LED, for example, the second layer is arranged closer to the LED than the first layer.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Partikel des ersten Leuchtstoffs und die Partikel des zweiten Leuchtstoffs gemischt in dem Matrixmaterial verteilt. In diesem Fall weisen die Partikel des ersten Leuchtstoffs und die Partikel des zweiten Leuchtstoffs gleiche oder zumindest ähnliche Sedimentationsgeschwindigkeiten auf, was durch das Vorhandensein der Beschichtung auf den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs bedingt ist.According to a further embodiment, the particles of the first phosphor and the particles of the second phosphor are mixedly distributed in the matrix material. In this case, the particles of the first phosphor and the particles of the second phosphor have the same or at least similar sedimentation rates, which is due to the presence of the coating on the particles of the second phosphor.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Konversionsmaterial weiterhin Partikel eines dritten Leuchtstoffs auf, die eine Beschichtung aufweisen. Damit kann auch die Größe und/oder Dichte und damit die Sedimentationsgeschwindigkeit der dritten Leuchtstoffpartikel an die Größe, Dichte und Sedimentationsgeschwindigkeit der ersten und/oder zweiten Leuchtstoffpartikel angepasst werden. Sämtliche oben in Bezug auf die Beschichtung bzw. auf die zweiten Leuchtstoffpartikel, auf der die Beschichtung vorhanden ist, genannten Merkmale gelten auch für die dritten Leuchtstoffpartikel bzw. für die Beschichtung der dritten Leuchtstoffpartikel.According to a further embodiment, the conversion material further comprises particles of a third phosphor which have a coating. Thus, the size and / or density and thus the sedimentation rate of the third phosphor particles can be adapted to the size, density and sedimentation rate of the first and / or second phosphor particles. All above regarding the coating or on the second phosphor particles on which the coating is present, mentioned features also apply to the third phosphor particles or for the coating of the third phosphor particles.

Es wird weiterhin ein Strahlung emittierendes Bauelement angegeben, das eine aktive Schichtenfolge umfasst, die elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs emittiert. Das Bauelement enthält weiterhin eine Konversionsschicht, die im Strahlengang der Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs angeordnet ist und eine Konversionsmaterial gemäß einem der oben genannten Merkmale enthält. Sämtliche in Bezug auf das Konversionsmaterial genannten Merkmale gelten somit auch für das Strahlung emittierende Bauelement und umgekehrt. Bei dem Strahlung emittierenden Bauelement kann es sich beispielsweise um eine LED, insbesondere eine weiß emittierende LED handeln.Furthermore, a radiation-emitting component is specified which comprises an active layer sequence which emits electromagnetic radiation of a first wavelength range. The component further contains a conversion layer, which is arranged in the beam path of the radiation of the first wavelength range and contains a conversion material according to one of the above-mentioned features. All mentioned in relation to the conversion material characteristics thus also apply to the radiation-emitting device and vice versa. The radiation-emitting component may be, for example, an LED, in particular a white-emitting LED.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform konvertiert die Konversionsschicht die Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Strahlung zumindest eines zweiten und dritten Wellenlängenbereichs. Enthält das Konversionsmaterial mehr als zwei Leuchtstoffarten, kann die Konversionsschicht die Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise auch in Strahlung eines vierten, fünften usw. Wellenlängenbereichs konvertieren. Für einen äußeren Betrachter erscheint die emittierte Strahlung des Bauelements als eine Mischung der Strahlung des ersten, zweiten, dritten und gegebenenfalls weiteren Wellenlängenbereichs.According to a further embodiment, the conversion layer converts the radiation of the first wavelength range at least partially into radiation of at least one second and third wavelength range. If the conversion material contains more than two types of phosphor, the conversion layer can at least partially also convert the radiation of the first wavelength range into radiation of a fourth, fifth, etc. wavelength range. For an external observer, the emitted radiation of the component appears as a mixture of the radiation of the first, second, third and possibly further wavelength ranges.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden die Partikel des zweiten Leuchtstoffs eine zweite Schicht und sind auf der der aktiven Schichtenfolge zugewandten Seite der Konversionsschicht angeordnet. Die Partikel des ersten Leuchtstoffs bilden eine erste Schicht und sind auf der von der aktiven Schichtenfolge abgewandten Seite der zweiten Schicht in der Konversionsschicht angeordnet. In diesem Fall kann es sich bei den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs um rot emittierende Leuchtstoffe handeln, die eine hohe Hitzeerzeugung aufweisen. Die Partikel des ersten Leuchtstoffs weisen dagegen eine geringere Hitzeerzeugung auf.According to a further embodiment, the particles of the second phosphor form a second layer and are arranged on the side of the conversion layer facing the active layer sequence. The particles of the first phosphor form a first layer and are arranged on the side facing away from the active layer sequence side of the second layer in the conversion layer. In this case, the particles of the second phosphor can be red-emitting phosphors which have a high heat generation. By contrast, the particles of the first phosphor have less heat generation.

In Bezug auf die Figuren und Ausführungsbeispiele wird die Erfindung noch näher erläutert.

  • 1 zeigt ein Bild eines Strahlung emittierenden Bauelements,
  • 2 zeigt das typische thermische Quenchen der Quanteneffizienz einiger Leuchtstoffe,
  • 3 zeigt in schematischer Seitenansicht das Sedimentationsverhalten eines Konversionsmaterials,
  • 4 zeigt in schematischer Seitenansicht das Sedimentationsverhalten eines Konversionsmaterials,
  • 5 zeigt in schematischer Seitenansicht das Sedimentationsverhalten eines Konversionsmaterials gemäß eines Ausführungsbeispiels,
  • 6 zeigt in schematischer Seitenansicht das Sedimentationsverhalten eines Konversionsmaterials gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiels,
  • 7 zeigt in schematischer Seitenansicht das Sedimentationsverhalten eines Konversionsmaterials gemäß eines weiteren Ausführungsbeispiel.
With reference to the figures and embodiments, the invention will be explained in more detail.
  • 1 shows an image of a radiation emitting device,
  • 2 shows the typical thermal quenching of the quantum efficiency of some phosphors,
  • 3 shows a schematic side view of the sedimentation behavior of a conversion material,
  • 4 shows a schematic side view of the sedimentation behavior of a conversion material,
  • 5 shows a schematic side view of the sedimentation behavior of a conversion material according to an embodiment,
  • 6 shows a schematic side view of the sedimentation behavior of a conversion material according to a further embodiment,
  • 7 shows a schematic side view of the sedimentation of a conversion material according to another embodiment.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, identical, identical or equivalent elements can each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.

Werden zwei oder mehr verschiedene Leuchtstoffe für ein Konversionsmaterial gemischt und in einem Matrixmaterial wie beispielsweise Silikon eingebettet, weisen diese gewöhnlich unterschiedliche Korngrößen, Dichten und Kristallmorphologien auf. Dies kann zu unterschiedlichen Sedimentationsgeschwindigkeiten der Leuchtstoffpartikel führen und zu einem ungewollten Separieren der Leuchtstoffe in dem Konversionsmaterial führen. Eine solche ungewollte Separation ist in 1 gezeigt. Hier ist ein Bild einer LED gezeigt, wobei auf dem Chip ein Konversionsmaterial aufgebracht ist. Es ist zu erkennen, dass ein Leuchtstoff sich auf der Unterseite, angrenzend an den LED-Chip, gesammelt hat, der andere darüber angeordnet ist. In diesem Fall handelt es sich bei dem unteren Leuchtstoff um einen grünen Granat-Leuchtstoff, bei dem darüber angeordneten Leuchtstoff um einen roten SCASN-Leuchtstoff. Aufgrund der höheren Hitzeerzeugung des roten SCASN-Leuchtstoffs wäre es wünschenswert, wenn dieser unterhalb des grünen Leuchtstoffmaterials angeordnet wäre.When two or more different conversion material phosphors are mixed and embedded in a matrix material such as silicone, they usually have different grain sizes, densities and crystal morphologies. This can lead to different sedimentation rates of the phosphor particles and lead to an unwanted separation of the phosphors in the conversion material. Such an unwanted separation is in 1 shown. Here, an image of an LED is shown, wherein on the chip a conversion material is applied. It can be seen that one phosphor has collected on the bottom, adjacent to the LED chip, the other is located above it. In this case, the lower phosphor is a green garnet phosphor and the phosphor above is a red SCASN phosphor. Due to the higher heat generation of the red SCASN phosphor, it would be desirable if it were located below the green phosphor material.

Typische Leuchtstoffe, welche in Konversionsmaterialien eingesetzt werden können und deren Größen und/oder Dichten untereinander mittels einer wie oben beschriebenen Beschichtung angepasst werden können, sind zusammen mit ihren typischen Dichten p, typischen mittleren Korngrößen d50 und typischen Kornmorphologien in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1 Leuchtstoff Emission sfarbe ρ [g/cm3] d50 [µm] Typische Kornmorpho logie A3B5O12:Ce3+ (A=Lu,Y,Tb; B=Al, Ga) grün bis gelb 4,6 - 7,0 5 - 25 sphärisch (Ca,Sr) AlSiN3: Eu2+ (SCASN) rot 3,2 - 3,8 9 - 15 Plättchen Sr(Ca,Sr)Si2Al2 N6:Eu2+ rot 4,2 9 - 20 Plättchen (Ca, Ba, Sr)2Si5N8 :Eu2+ orange bis rot 3,5 - 4,6 8 - 17 Quader, Plättchen Sr4Al14O25: Eu2+ cyan 3,7 10 - 15 β-SiAlON, EuxSi6-zAlzOzN8-z grün 3,2 12 - 20 Stäbchen, Quader α-SiAlON MxSi12-m-n Alm+nOnN16-n: Eu2+ gelb bis orange 3,21 (für Ca0,8Si9,2Al2,8 O1,2N14,8) 6 - 15 Stäbchen M2SiO4:Eu2+ (M=Ba, Sr, Ca, Mg) grün bis orange 3,0 - 5,5 10 - 20 Quader K2SiF6:Mn4+ (KSF) rot 2,6 - 2,7 26 - 28 große Vielecke MSi2N2O2: Eu2+ (M=Ba,Sr,Ca) cyan bis gelb 3,7 - 4,5 6 - 15 Plättchen, Quader Typical phosphors which can be used in conversion materials and whose sizes and / or densities can be matched to one another by means of a coating as described above are given in Table 1 together with their typical densities p, typical average particle sizes d 50 and typical grain morphologies. Table 1 fluorescent Emission color ρ [g / cm 3 ] d 50 [μm] Typical grain morphology A 3 B 5 O 12 : Ce 3+ (A = Lu, Y, Tb, B = Al, Ga) green to yellow 4.6 - 7.0 5 - 25 spherical (Ca, Sr) AlSiN 3 : Eu 2+ (SCASN) red 3.2 - 3.8 9 - 15 Tile Sr (Ca, Sr) Si 2 Al 2 N 6 : Eu 2+ red 4.2 9 - 20 Tile (Ca, Ba, Sr) 2 Si 5 N 8 : Eu 2+ orange to red 3.5 - 4.6 8 - 17 Cuboid, platelets Sr 4 Al 14 O 25 : Eu 2+ cyan 3.7 10 - 15 β-SiAlON, Eu x Si 6-z Al z O z N 8-z green 3.2 12 - 20 Chopsticks, cuboid α-SiAlON M x Si 12-mn Al m + n O n N 16-n : Eu 2+ yellow to orange 3.21 (for Ca 0.8 Si 9.2 Al 2.8 O 1.2 N 14.8 ) 6 - 15 rod M 2 SiO 4 : Eu 2+ (M = Ba, Sr, Ca, Mg) green to orange 3.0 - 5.5 10 - 20 cuboid K 2 SiF 6 : Mn 4+ (KSF) red 2,6 - 2,7 26 - 28 big polygons MSi 2 N 2 O 2 : Eu 2+ (M = Ba, Sr, Ca) cyan to yellow 3.7 - 4.5 6 - 15 Platelets, cuboid

Bei einer Kombination von Partikeln von verschiedener dieser Leuchtstoffe sollten die Größen und/oder Dichten der einzelnen Leuchtstoffpartikel so aneinander angepasst sein, um entweder eine Mischung der Leuchtstoffpartikel in einem Matrixmaterial zu erzielen oder um eine bestimmte Schichtbildung der Leuchtstoffpartikel in dem Matrixmaterial zu erzeugen.With a combination of particles of different of these phosphors, the sizes and / or densities of the individual phosphor particles should be matched to one another in order either to achieve a mixture of the phosphor particles in a matrix material or to produce a specific layer formation of the phosphor particles in the matrix material.

Die Sedimentationsgeschwindigkeit nur über die Korngröße der Leuchtstoffpartikel anzupassen, ist jedoch schwierig. Wird beispielsweise ein grün emittierender LuYAG-Leuchtstoff mit einer Dichte von 6,4 g/cm3 und einer Korngröße von 22 µm und ein rot emittierender M2Si5N8-Leuchtstoff mit einer Dichte von 4,3 g/cm3 und einer Korngröße von 15 µm in einem Konversionsmaterial kombiniert, führt das zu großen Problemen bei der Prozessierung, da sich unter anderem die roten emittierenden und grün emittierenden Leuchtstoffpartikel in dem Vorratsbehälter für Sprüh- oder Dispensverfahren über die Prozessdauer separieren und somit über die Prozessdauer am Auslass des Vorratsbehälters unterschiedliche Mischungsverhältnisse der Leuchtstoffe und des Matrixmaterials vorliegen. Wird die Korngröße der LuYAG-Leuchtstoffpartikel auf 12 µm reduziert, um die Sedimentationsgeschwindigkeit an diejenige der M2Si5N8-Leuchtstoffpartikel anzupassen, wird auch die Helligkeit einer LED, auf welche ein solches Konversionsmaterial aufgebracht ist, um etwa 3 % aufgrund erhöhter Streuverluste reduziert.However, adjusting the sedimentation rate only over the grain size of the phosphor particles is difficult. For example, a green-emitting LuYAG phosphor having a density of 6.4 g / cm 3 and a grain size of 22 microns and a red-emitting M 2 Si 5 N 8 phosphor having a density of 4.3 g / cm 3 and a Grain size of 15 microns combined in a conversion material, which leads to major problems in the processing, since, among other things, the red emitting and green emitting phosphor particles in the reservoir for spraying or dispensing over the duration of the process and thus over the process time at the outlet of the reservoir different mixing ratios of the phosphors and the matrix material are present. If the particle size of the LuYAG phosphor particles is reduced to 12 μm in order to adapt the sedimentation rate to that of the M 2 Si 5 N 8 phosphor particles, the brightness of an LED to which such a conversion material is applied is also about 3% due to increased scattering losses reduced.

Wenn eine Schichtbildung der rot emittierenden Leuchtstoffpartikel unter den grün emittierenden Leuchtstoffpartikeln gewünscht ist, muss die Sedimentationsgeschwindigkeit der grün emittierenden Leuchtstoffpartikel um das Zwei- bis Dreifache reduziert werden, die Korngröße des LuYAG also auf 8,5 µm oder 6 µm reduziert werden. Solche kleinen Korngrößen würden die Streuverluste weiterhin erhöhen und einen weiteren Helligkeitsverlust mit sich bringen. Andererseits ist eine Erhöhung der Korngröße der M2Si5N8-Partikel auf 27 µm synthetisch nicht mehr realisierbar, da dieser Leuchtstoff nach den im Stand der Technik beschriebenen Synthesemethoden nur mit einer mittleren Korngröße von etwa 15 - 17 µm herstellbar ist.If a layer formation of the red-emitting phosphor particles among the green-emitting phosphor particles is desired, the sedimentation speed of the green-emitting phosphor particles must be reduced by two to three times, that is, the grain size of the LuYAG be reduced to 8.5 μm or 6 μm. Such small grain sizes would continue to increase the wastage and bring about a further loss of brightness. On the other hand, an increase in the particle size of the M 2 Si 5 N 8 particles to 27 microns is synthetically no longer feasible, since this phosphor can be produced by the synthesis methods described in the prior art only with a mean particle size of about 15- 17 microns.

Ein Vergleich der Dichten p, Korngrößen d50 und des Produkts r2ρ als Maß für die Sedimentationsgeschwindigkeit der beiden Leuchtstoffe ist in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Leuchtstoff Dichte ρ [g/cm3] d50 [µm] r2ρ LuYAG 6,4 22 0,774 LuYAG 6,4 12 0,230 LuYAG 6,4 8 0,102 LuYAG 6,4 6 0,058 M2Si5N8 4,3 15 0,242 M2Si5N8 4,3 27 0,784 A comparison of the densities p, particle sizes d 50 and the product r 2 ρ as a measure of the sedimentation velocity of the two phosphors is in Table 2 is shown. Table 2 fluorescent Density ρ [g / cm 3 ] d 50 [μm] r 2 ρ LuYAG 6.4 22 0.774 LuYAG 6.4 12 0.230 LuYAG 6.4 8th 0,102 LuYAG 6.4 6 0.058 M 2 Si 5 N 8 4.3 15 0,242 M 2 Si 5 N 8 4.3 27 0.784

Um also eine Anpassung der Sedimentationsgeschwindigkeiten erster 10 und zweiter Leuchtstoffpartikel 20 in einem Konversionsmaterial zu erreichen, wird einer der beiden Leuchtstoffe, und zwar derjenige, dessen Partikel kleiner und/oder weniger dicht sind (zweite Leuchtstoffpartikel 20), mit einer Beschichtung 25 versehen. Die Beschichtung 25 kann eine höhere Dichte als die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 aufweisen und einen Brechungsindex der dem Brechungsindex des die Leuchtstoffpartikel 10,20 umgebenden Matrixmaterials 30 entspricht oder zwischen demjenigen des Matrixmaterials 30 und der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 liegt.So an adaptation of the sedimentation first 10 and second phosphor particles 20 to achieve in a conversion material, one of the two phosphors, namely the one whose particles are smaller and / or less dense (second phosphor particles 20 ), with a coating 25 Mistake. The coating 25 can have a higher density than the second phosphor particles 20 and have a refractive index of the refractive index of the phosphor particles 10 . 20 surrounding matrix material 30 corresponds or between that of the matrix material 30 and the second phosphor particle 20 lies.

Mögliche Wege, Partikel des zweiten Leuchtstoffs 20 mit einer Beschichtung 25 zu versehen, werden im Folgenden aufgezeigt.

  • - Partikel des zweiten Leuchtstoffs 20 werden mit einem keramischen Precursor und einem Binder oder Lösungsmittel gemischt und Partikel in gewünschter Größe mittels Sprühtrocknens oder Sprühgefriertrocknens, anschließendem Tempern oder Aufheizen auf Raumtemperatur, um den Binder oder das Lösungsmittel zu entfernen, und anschließendem Glühen zur Herstellung der keramischen Beschichtung 25 hergestellt. Dieses Verfahren eignet sich beispielsweise für Granate, die mit undotierten Granaten, Al2O3, Lu2O3 oder Y2O3 versehen sind.
Possible routes, particles of the second phosphor 20 with a coating 25 to be provided, are shown below.
  • Particles of the second phosphor 20 are mixed with a ceramic precursor and a binder or solvent and particles of the desired size by spray drying or spray freeze drying followed by annealing or heating to room temperature to remove the binder or solvent followed by annealing to produce the ceramic coating 25 produced. This method is suitable, for example, for grenades which are provided with undoped grenades, Al 2 O 3 , Lu 2 O 3 or Y 2 O 3 .

Weiterhin eignet sich dieses Verfahren für Nitrid-Leuchtstoffe, die beispielsweise mit undotierten Nitrid-Leuchtstoffen, Si3N4, AlN oder BN beschichtet werden.

  • - Weiterhin können Partikel des zweiten Leuchtstoffs 20 mit einem Precursor beschichtet werden und anschließend eine Reaktion des Precursors herbeigeführt werden, um eine Beschichtung zu erhalten. Dazu kann beispielsweise Tetraethylortosilikat (TEOS) als Precursor für SiO2 oder Barium(II)hydro-tri(1-pyrazolyl)borat als Precursor für BaB2O4 eingesetzt werden. Auch denkbar ist eine Materialmischung von Precursoren, beispielsweise Y2O3 + Al2O3 für YAG oder Ba(OH)2 + B(OH)3 für BaB2O4, die anschließend reagieren um die Beschichtung 25 zu bilden.
  • - Auf die Partikel des zweiten Leuchtstoffs 20 kann auch zunächst eine dünne Schutzschicht, beispielsweise mittels ALD (Atomic Layer Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition) oder PVD (Physical Vapor Deposition) aufgebracht werden und anschließend ein Beschichtungsmaterial 25 aufgebracht werden, welches ohne Schutzschicht mit dem Leuchtstoffmaterial reagieren würde. Beispielsweise werden Nitride erst mit einer nitridischen Schutzschicht aus Si3N4, AlN oder dem undotierten Leuchtstoffmaterial beschichtet und anschließend mit einer Beschichtung 25 aus einem oxidischen Material versehen. Während des Temperns des oxidischen Materials reagiert dann das Oxid mit der Schutzschicht und bildet eine Si-O-N- oder Al-O-N-Phase, ohne das Material der darunter liegenden zweiten Leuchtstoffpartikel 20 anzugreifen.
  • - Die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 können auch mit einem Reaktionsmittelzusatz synthetisiert werden, der als Kleber für die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 dient oder die Bildung einer Kleberschicht zwischen mehreren Leuchtstoffpartikeln 20 unterstützt. Beispielsweise können M2Si5N8-Leuchtstoffpartikel mit einer Kombination aus LiF und Li2B4O7 hergestellt und zu größeren, mehrere Partikel umfassenden Einheiten verklebt werden.
  • - Zweite Leuchtstoffpartikel 20, die K2SiF6:Mn4+ (KSF:Mn) enthalten oder daraus bestehen, können mit undotiertem K2SiF6 oder M2SiF6 (M = Li, Na, K, Rb, Cs alleine oder in Mischung) beschichtet werden. Dies kann beispielsweise durch Aufwachsen der undotierten Verbindungen M2SiF6 (M = Li, Na, K, Rb, Cs alleine oder in Mischung) auf K2SiF6:Mn4+ Leuchtstoffpartikel (Impfkristalle) in einer gesättigten Lösung enthaltend M2SiF6 (M = Li, Na, K, Rb, Cs alleine oder in Mischung) geschehen. Die Beschichtungsschritte können mehrere Male wiederholt werden, um die Größe der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 an den gewünschten Wert anzupassen.
  • - Zweite Leuchtstoffpartikel 20 können auch mit Glasmaterialien beschichtet werden. Dazu wird der entsprechende Leuchtstoff mit einem sehr feinen Glaspulver sowie einem Binder oder Lösungsmittel gemischt, Partikel in gewünschter Größe mittels Sprühtrocknens oder Sprühgefriertrocknens hergestellt, anschließend getempert oder auf Raumtemperatur aufgeheizt, um den Binder oder das Lösungsmittel zu entfernen, und anschließend geglüht, um eine Beschichtung 25 aus Glas zu erzeugen.
Furthermore, this method is suitable for nitride phosphors, which are coated, for example, with undoped nitride phosphors, Si 3 N 4 , AlN or BN.
  • Furthermore, particles of the second phosphor can 20 be coated with a precursor and then a reaction of the precursor are brought about to obtain a coating. For this purpose, for example tetraethylortosilicate (TEOS) can be used as a precursor for SiO 2 or barium (II) hydro-tri (1-pyrazolyl) borate as a precursor for BaB 2 O 4 . Also conceivable is a material mixture of precursors, for example Y 2 O 3 + Al 2 O 3 for YAG or Ba (OH) 2 + B (OH) 3 for BaB 2 O 4 , which subsequently react around the coating 25 to build.
  • - On the particles of the second phosphor 20 For example, it is also possible first to apply a thin protective layer, for example by means of ALD (Atomic Layer Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition) or PVD (Physical Vapor Deposition), and then a coating material 25 be applied, which would react without protective layer with the phosphor material. For example, nitrides are first coated with a nitridic protective layer of Si 3 N 4 , AlN or the undoped phosphor material and then with a coating 25 made of an oxidic material. During annealing of the oxide material, the oxide then reacts with the protective layer to form a Si-ON or Al-ON phase, without the material of the underlying second phosphor particles 20 attack.
  • - The second phosphor particles 20 can also be synthesized with a reagent additive that acts as an adhesive for the second phosphor particles 20 serves or the formation of an adhesive layer between a plurality of phosphor particles 20 supported. For example, M 2 Si 5 N 8 phosphor particles can be prepared with a combination of LiF and Li 2 B 4 O 7 and bonded to form larger, multi-particle units.
  • - Second phosphor particles 20 containing or consisting of K 2 SiF 6 : Mn 4+ (KSF: Mn) may be coated with undoped K 2 SiF 6 or M 2 SiF 6 (M = Li, Na, K, Rb, Cs alone or in admixture) become. This can be done, for example, by growing the undoped compounds M 2 SiF 6 (M = Li, Na, K, Rb, Cs alone or in a mixture) onto K 2 SiF 6 : Mn 4+ phosphor particles (seed crystals) in a saturated solution containing M 2 SiF 6 (M = Li, Na, K, Rb, Cs alone or in a mixture). The coating steps may be repeated several times to increase the size of the second phosphor particles 20 to the desired value.
  • - Second phosphor particles 20 can also be coated with glass materials. For this purpose, the corresponding phosphor is mixed with a very fine glass powder and a binder or solvent, particles of the desired size by spray drying or spray freeze-drying, then annealed or heated to room temperature to remove the binder or solvent, and then annealed to form a coating 25 made of glass.

Zweite Leuchtstoffpartikel 20 können auch mit Silikonen, Polysilazanen oder Siloxanen und mit Nanopartikel gefüllten Silikonen beschichtet werden. Herstellungsmethoden für diese beschichteten Partikel, die einen oder mehrere zweite Leuchtstoffpartikel 20 enthalten, können beispielsweise auf Sprühtrocknen, Gefriersprühtrocknen, Sprühpyrolyse oder Herstellung von Partikeln in Emulsionen basieren.Second phosphor particles 20 can also be coated with silicones, polysilazanes or siloxanes and nanoparticle filled silicones. Production methods for these coated particles containing one or more second phosphor particles 20 may be based, for example, on spray drying, freeze spray drying, spray pyrolysis or production of particles in emulsions.

Mögliche Beschichtungsmaterialien für die Beschichtung 25 sind in Tabelle 3 genannt. Das Material für die Beschichtung wird je nach Anforderungen an Dichte p, Brechungsindex RI und thermische Leitfähigkeit ausgewählt. Die Beschichtungsmaterialien können als Beschichtung 25 für alle in Tabelle 1 genannten Leuchtstoffe entsprechend ihrer chemischen Kompatibilität eingesetzt werden und gemeinsam mit einem weiteren Leuchtstoff aus Tabelle 1, der keine Beschichtung 25 aufweist in einem Konversionsmaterial kombiniert werden. Der Leuchtstoff für die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 wird entsprechend so gewählt, dass er kleinere und/oder weniger dichte Partikel aufweist als die Partikel des ersten Leuchtstoffs 10, der mit den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs 20 kombiniert wird. Tabelle 3 Beschichtungsmaterial ρ [g/cm3] RI Thermische Leitfähigkeit [W/mK] KCl 1,98 1,48 6,5 - 7,2 LiCl 2,07 1,66 6 - 7 h-BN(Graphitstruktur) 2,1 1,8 ca. 30 Fused Silica 2,1 1,45 1,4 NaCl 2,17 1,54 7,2 a-Si3N4/b-Si3N4 2,3 - 3,5 1,9 - 2,4 10 - 43 LiB3O5 2,47 1,57 - 1,61 3,5 LiF 2,64 1,38 11,3 - 16,1 SiO2 (α-Quarz) 2,65 1,54 6,8 - 12 CaCO3 2,75 1,65 4,6 - 5,5 MgF2 3,15 1,38 21 - 34 CaF2 3,18 1,43 9,71 AlN (Wurtzit-Typ) 3,26 1,9 - 2,2 285 c-BN (Diamant-Struktur) 3,45 2,1 ca. 30 MgO 3,56 1,72 30 - 60 Diamant 3,52 2,42 1.000 BaB2O4 3,85 1,66 1,24 - 1,65 Sc2O3 3,86 1,99 16,5 Al2O3 (Saphir) 3,95 1,72 - 1,75 30 SrF2 4,24 1,48 1,42 TiO2 (Rutil) 4,26 2,58 8 - 13 YAG (undotiert) 4,6 1,82 7 - 8, 11 Nb2O5 4,6 2,34 BaF2 4,89 1,47 11,72 ZrO2 5,0 - 6,15 2,14 1,7 - 2,7 Y2O3 5,01 1,92 13,6 SrTiO3 5,12 2,38 11 - 12 ZnO (Wurtzit) 5,6 1,96 37 - 147 TeO2 6 2, 61 30 BaTiO3 6,02 2,34 6 LuAG (undotiert) 6,71 1,84 8,3 LiTaO3 7,45 2,17 - 2,18 46 Ta2O5 8,2 2,15 2 - 3 Yb2O3 9,17 1,94 Lu2O3 9,42 1,93 12,5 HfO2 9,68 2,09 1,1 Possible coating materials for the coating 25 are listed in Table 3. The material for the coating is selected according to the requirements of density p, refractive index RI and thermal conductivity. The coating materials can be used as a coating 25 be used for all phosphors mentioned in Table 1 according to their chemical compatibility and together with another phosphor from Table 1, the no coating 25 has to be combined in a conversion material. The phosphor for the second phosphor particles 20 is suitably chosen so that it has smaller and / or less dense particles than the particles of the first phosphor 10 that with the particles of the second phosphor 20 combined. Table 3 coating material ρ [g / cm 3 ] RI Thermal conductivity [W / mK] KCl 1.98 1.48 6.5 - 7.2 LiCl 2.07 1.66 6 - 7 h-BN (graphite structure) 2.1 1.8 about 30 Fused silica 2.1 1.45 1.4 NaCl 2.17 1.54 7.2 a-Si 3 N 4 / b-Si 3 N 4 2,3 - 3,5 1.9 - 2.4 10 - 43 LiB 3 O 5 2.47 1.57 - 1.61 3.5 LiF 2.64 1.38 11.3 - 16.1 SiO 2 (α-quartz) 2.65 1.54 6,8 - 12 CaCO 3 2.75 1.65 4.6 - 5.5 MgF 2 3.15 1.38 21 - 34 CaF 2 3.18 1.43 9.71 AlN (wurtzite type) 3.26 1.9 - 2.2 285 c-BN (diamond structure) 3.45 2.1 about 30 MgO 3.56 1.72 30 - 60 diamond 3.52 2.42 1000 BaB 2 O 4 3.85 1.66 1.24 - 1.65 Sc 2 O 3 3.86 1.99 16.5 Al 2 O 3 (sapphire) 3.95 1.72 - 1.75 30 SrF 2 4.24 1.48 1.42 TiO 2 (rutile) 4.26 2.58 8 - 13 YAG (undoped) 4.6 1.82 7 - 8, 11 Nb 2 O 5 4.6 2.34 BaF 2 4.89 1.47 11.72 ZrO 2 5.0-6.15 2.14 1.7 - 2.7 Y 2 O 3 5.01 1.92 13.6 SrTiO 3 5.12 2.38 11 - 12 ZnO (wurtzite) 5.6 1.96 37 - 147 TeO 2 6 2, 61 30 BaTiO 3 6.02 2.34 6 LuAG (undated) 6.71 1.84 8.3 LiTaO 3 7.45 2,17 - 2,18 46 Ta 2 O 5 8.2 2.15 2 - 3 Yb 2 O 3 9.17 1.94 Lu 2 O 3 9.42 1.93 12.5 HfO 2 9.68 2.09 1.1

Eine solche Beschichtung 25 auf den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs 20 führt beispielsweise dazu, dass die mittlere Temperatur des Konversionsmaterials reduziert wird, wenn die thermische Leitfähigkeit der Beschichtung 25 größer als die des Matrixmaterials 30 in dem Konversionsmaterial ist. Eine reduzierte mittlere Temperatur des Konversionsmaterials erhöht die Quanteneffizienz der ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel 10,20, da alle Leuchtstoffe ein thermisches Quenchen der Quanteneffizienz aufweisen. 2 zeigt das thermische Quenchverhalten einiger beispielhafter Leuchtstoffe. Auf die x-Achse ist die Temperatur T in °C gezeigt, auf der y-Achse die Quanteneffizienz bei einer bestimmten Temperatur T im Verhältnis zur Quanteneffizienz bei 25°C (QE(T)/QE(25 °C)).Such a coating 25 on the particles of the second phosphor 20 For example, it causes the average temperature of the conversion material to be reduced when the thermal conductivity of the coating 25 larger than that of the matrix material 30 in the conversion material. A reduced average temperature of the conversion material increases the quantum efficiency of the first and second phosphor particles 10 . 20 because all phosphors have a thermal quenching of quantum efficiency. 2 shows the thermal quenching behavior of some exemplary phosphors. On the x Axis is the temperature T shown in ° C on the y -Axis the quantum efficiency at a certain temperature T in relation to the quantum efficiency at 25 ° C (QE (T) / QE (25 ° C)).

3 zeigt in schematischer Seitenansicht das Sedimentationsverhalten eines Konversionsmaterials. 3 shows a schematic side view of the sedimentation of a conversion material.

Links im Bild ist das Konversionsmaterial mit dem Matrixmaterial 30, den ersten Leuchtstoffpartikeln 10 und den zweiten Leuchtstoffpartikeln 20 vor der Sedimentation gezeigt. Nach der Sedimentation, die durch einen Pfeil angedeutet wird, resultiert das rechts im Bild gezeigte Konversionsmaterial. Zur besseren Übersichtlichkeit ist jeweils nur ein erster 10 und ein zweiter Leuchtstoffpartikel 20 mit einem Bezugszeichen versehen. Diese allgemeine Beschreibung gilt für die folgenden 4 bis 7 analog.On the left in the picture is the conversion material with the matrix material 30 , the first phosphor particles 10 and the second phosphor particles 20 shown before sedimentation. After the sedimentation, which is indicated by an arrow, the conversion material shown on the right of the picture results. For better clarity, only a first 10 and a second phosphor particles are in each case 20 provided with a reference numeral. This general description applies to the following 4 to 7 analogous.

Hier sind erste Leuchtstoffpartikel 10 und zweite Leuchtstoffpartikel 20 in einem Matrixmaterial 30 eingebettet. Bei dem ersten Leuchtstoff 10 handelt es sich um einen grün emittierenden LuYAG:Ce mit einer Größe d50 von 13 µm und einer Dichte ρ von 6,4 g/cm3. Die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 sind aus M2Si5N8:Eu (M = Ca, Sr, Ba) gebildet mit einer Größe d50 von 15 µm und einer Dichte ρ von 4,3 g/cm3. Beide Leuchtstoffpartikel 10, 20 weisen ähnliche Sedimentationsgeschwindigkeiten auf, da die ersten Leuchtstoffpartikel 10 mit der höheren Dichte eine relativ kleine Größe aufweisen, sodass eine sedimentierte Schicht der ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel 10, 20 resultiert, die ähnlich gemischt sind wie die ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel 10, 20, bevor die Sedimentation (angedeutet durch einen Pfeil) beginnt. Die ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel 10, 20 liegen dann kompakter, ohne ihre relative Ordnung zueinander zu verändern. Aufgrund der relativ kleinen Größe der ersten Leuchtstoffpartikel 10 enthaltend LuYAG:Ce weist das Konversionsmaterial jedoch eine große Streuung auf, die bei Verwendung des Konversionsmaterials in einem Strahlung emittierenden Bauelement zu einem Lichtverlust von etwa 3 % im Vergleich zu einem Bauelement mit einem Konversionsmaterial mit ersten Leuchtstoffpartikeln 10 enthaltend LuYAG:Ce mit einem d50 von 22 µm führt.Here are the first phosphor particles 10 and second phosphor particles 20 in a matrix material 30 embedded. At the first phosphor 10 it is a green-emitting LuYAG: Ce with a size d 50 of 13 microns and a density ρ of 6.4 g / cm 3 . The second phosphor particles 20 are made of M 2 Si 5 N 8 : Eu (M = Ca, Sr, Ba) having a size d 50 of 15 μm and a density ρ of 4.3 g / cm 3 . Both phosphor particles 10 . 20 have similar sedimentation rates, since the first phosphor particles 10 have a relatively small size with the higher density, so that a sedimented layer of the first and second phosphor particles 10 . 20 results, which are similarly mixed as the first and second phosphor particles 10 . 20 before the sedimentation (indicated by an arrow) begins. The first and second phosphor particles 10 . 20 are then more compact, without changing their relative order to each other. Due to the relatively small size of the first phosphor particles 10 containing LuYAG: Ce, however, the conversion material has a large dispersion, which when using the conversion material in a radiation-emitting device to a light loss of about 3% compared to a device with a conversion material with first phosphor particles 10 containing LuYAG: Ce with a d 50 of 22 microns leads.

Um die Streuung zu reduzieren und 3 % an Helligkeit zu gewinnen, kann die Größe der ersten Leuchtstoffpartikel 10 enthaltend LuYAG:Ce auf 22 µm erhöht werden. Der Effekt von dieser Veränderung ist in 4 in schematischer Seitenansicht gezeigt. Die Partikel des ersten und zweiten Leuchtstoffs 10, 20 haben dann unterschiedliche Sedimentationsgeschwindigkeiten, wobei die ersten Leuchtstoffpartikel 10 drei Mal schneller sedimentieren als die zweiten Leuchtstoffpartikel 20. Aufgrund des erhöhten Volumens der ersten Leuchtstoffpartikel 10 ändert sich für das gleiche Volumen an Konversionsmaterial auch die Anzahl der ersten Leuchtstoffpartikel 10 um etwa ein Drittel. Das Ergebnis der höheren Sedimentationsrate der ersten Leuchtstoffpartikel 10 ist eine Schichtbildung der ersten Leuchtstoffpartikel vornehmlich unter den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs 20. Somit wird der grün emittierende Leuchtstoff in diesem Beispiel unter dem rot emittierenden Leuchtstoff, der die höhere thermische Energie erzeugt, angeordnet. Bei Anordnung dieses Konversionsmaterials auf einer LED liegt somit der die meiste thermische Energie erzeugende Leuchtstoff am weitesten weg von der Wärmesenke. Dadurch wird auch ein Effizienzverlust bedingt, wobei die meisten der rot emittierten Photonen durch Doppelkonversion erzeugt werden. Wird das Konversionsmaterial auf einer blau emittierenden LED angeordnet, wird blaues Licht erst in grünes und dann in rotes Licht konvertiert, wodurch zuerst die Konversionsverluste des ersten Leuchtstoffpartikels 10 und anschließend die Konversionsverluste des zweiten Leuchtstoffpartikels 20 anfallen (QE(erster Leuchtstoffpartikel 10)*QE(zweiter Leuchtstoffpartikel 20)).To reduce the scatter and gain 3% in brightness, the size of the first phosphor particles can be 10 containing LuYAG: Ce increased to 22 μm. The effect of this change is in 4 shown in a schematic side view. The particles of the first and second phosphors 10 . 20 then have different sedimentation rates, with the first phosphor particles 10 sediment three times faster than the second phosphor particles 20 , Due to the increased volume of the first phosphor particles 10 For the same volume of conversion material, the number of first phosphor particles also changes 10 by about a third. The result of the higher sedimentation rate of the first phosphor particles 10 is a layer formation of the first phosphor particles mainly under the particles of the second phosphor 20 , Thus, in this example, the green emitting phosphor is placed under the red emitting phosphor that generates the higher thermal energy. When arranging this conversion material on a LED is thus the most of the thermal energy generating phosphor furthest away from the heat sink. This also causes a loss of efficiency, with most of the red-emitting photons being generated by double conversion. If the conversion material is placed on a blue-emitting LED, blue light is converted first into green and then into red light, whereby first the conversion losses of the first phosphor particle 10 and then the conversion losses of the second phosphor particle 20 (QE (first phosphor particle 10 ) * QE (second phosphor particle 20 )).

Die zweiten, rot emittierenden Leuchtstoffpartikel 20, die über den ersten, grün emittierenden Leuchtstoffpartikeln 10 angeordnet sind, absorbieren dann das Licht, das von den ersten Leuchtstoffpartikeln 10 emittiert wurde. Durch die Vergrößerung der Partikel des ersten Leuchtstoffs 10 wird somit eine ungewünschte Schichtbildung erzeugt.The second, red-emitting phosphor particles 20 that over the first, green-emitting phosphor particles 10 are arranged, then absorb the light from the first phosphor particles 10 was emitted. By enlarging the particles of the first phosphor 10 Thus, an undesired layer formation is generated.

Wird den zweiten Leuchtstoffpartikeln 20, in diesem Fall M2Si5N8:Eu, eine Beschichtung 25 hinzugefügt, kann ihre Sedimentationsgeschwindigkeit erhöht werden, bis sie entweder gleich oder sogar größer als die Sedimentationsgeschwindigkeit der ersten Leuchtstoffpartikel 10 ist. Beispiele von geeigneten Beschichtungsmaterialien, Beschichtungsdicken rB und Beschichtungsdichten ρB, um eine gleiche Sedimentationsgeschwindigkeit, beschrieben durch das Produkt r2ρ, der ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel 10, 20 zu erhalten, sind in Tabelle 4 zusammen mit den Leuchtstoffen, deren Dichten ρ und Korngrößen d50 angegeben. Mit diesen Beschichtungen 25 wird eine Separation der ersten 10 und zweiten Leuchtstoffpartikel 20 in dem Konversionsmaterial verhindert und eine Mischung der ersten und zweiten Leuchtstoffpartikel 10, 20 nach der Sedimentation erzielt, wenn diese in einer Konversionsschicht auf einer LED aufgebracht werden. Dickere Beschichtungen 25 würden zu einer höheren Sedimentationsgeschwindigkeit der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 im Vergleich zu den ersten Leuchtstoffpartikeln 10 führen, womit dann die rot emittierenden zweiten Leuchtstoffpartikel 20 unter den grün emittierenden, ersten Leuchtstoffpartikeln 10 angeordnet werden würden. Tabelle 4 Leucht stoff ρ [g/cm3] d50 [µm] Beschich tungsmat erial ρB [g/cm3] rB [µm] r2ρ [g/cm] LuYAG: Ce 6,4 22 - - - 7,744 *10-6 M2Si5N8 :Eu 4,3 15 - - - 2,419 *10-6 M2Si5N8 :Eu 4,3 15 Si3N4 2,9 8,446 7,744 *10-6 M2Si5N8 :Eu 4,3 15 ZrO2 5,58 4,615 7,744 *10-6 M2Si5N8 :Eu 4,3 15 LiTaO3 7,45 3,464 7,744 *10-6 Will the second phosphor particles 20 , in this case M 2 Si 5 N 8 : Eu, a coating 25 added, their sedimentation rate can be increased until they are either equal to or even greater than the sedimentation rate of the first phosphor particles 10 is. Examples of suitable coating materials, coating thicknesses r B and coating densities ρ B , at a same sedimentation rate, described by the product r 2 ρ, of the first and second phosphor particles 10 . 20 are given in Table 4 together with the phosphors, their densities ρ and grain sizes d 50 . With these coatings 25 becomes a separation of the first 10 and second phosphor particles 20 prevented in the conversion material and a mixture of the first and second phosphor particles 10 . 20 after sedimentation, when applied in a conversion layer on an LED. Thicker coatings 25 would lead to a higher sedimentation rate of the second phosphor particles 20 compared to the first phosphor particles 10 lead, which then the red emitting second phosphor particles 20 below the green emitting first phosphor particles 10 would be arranged. Table 4 Luminescent material ρ [g / cm 3 ] d 50 [μm] Coating material ρ B [g / cm 3 ] r B [μm] r 2 ρ [g / cm] LuYAG: Ce 6.4 22 - - - 7,744 * 10 -6 M 2 Si 5 N 8 : Eu 4.3 15 - - - 2,419 * 10 -6 M 2 Si 5 N 8 : Eu 4.3 15 Si 3 N 4 2.9 8.446 7,744 * 10 -6 M 2 Si 5 N 8 : Eu 4.3 15 ZrO 2 5.58 4.615 7,744 * 10 -6 M 2 Si 5 N 8 : Eu 4.3 15 LiTaO 3 7.45 3,464 7,744 * 10 -6

In diesem Beispiel werden alle drei Beschichtungsmaterialien für die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 enthaltend M2Si5N8:Eu so gewählt, dass ihr Brechungsindex RI zwischen den typischen Brechungsindizes von Silikon-Matrixmaterialien (1,4 - 1,56) und dem Brechungsindex der zweiten Leuchtstoffpartikeln (2,4 - 2,5) liegt: Si3N4 hat einen Brechungsindex RI von 1,9 - 2,4, ZrO2 hat einen Brechungsindex RI von 2,14 und LiTaO3 hat einen Brechungsindex RI von 2,2. Weiterhin haben alle drei Beschichtungsmaterialien eine thermische Leitfähigkeit, die größer ist als die von typischen Silikonmaterialien (0,1 - 0,2 W/mK): Si3N4 hat eine thermische Leitfähigkeit von 10 - 43 W/mK, ZrO2 hat eine thermische Leitfähigkeit von 1,7 - 2,7 W/mK und LiTaO3 hat eine thermische Leitfähigkeit von ca. 46 W/mK.In this example, all three coating materials for the second phosphor particles 20 containing M 2 Si 5 N 8 : Eu chosen such that its refractive index RI lies between the typical refractive indices of silicone matrix materials (1.4 to 1.56) and the refractive index of the second phosphor particles (2.4 to 2.5): Si 3 N 4 has a refractive index RI of 1.9-2.4, ZrO 2 has a refractive index RI of 2.14 and LiTaO 3 has a refractive index RI of 2.2. Furthermore, all three coating materials have a thermal conductivity which is greater than that of typical silicone materials (0.1-0.2 W / mK): Si 3 N 4 has a thermal conductivity of 10-43 W / mK, ZrO 2 has one thermal conductivity of 1.7 - 2.7 W / mK and LiTaO 3 has a thermal conductivity of about 46 W / mK.

Das Beispiel mit der Beschichtung 25 aus LiTaO3 ist zudem in 5 in schematischer Seitenansicht gezeigt. In dem gemischten Konversionsmaterial nach der Sedimentation (angedeutet durch den Pfeil) liegen die ersten Leuchtstoffpartikel 10 aus LuYAG:Ce mit einer Korngröße d50 von 22 µm und einer Dichte ρ von 6,4 g/cm3 und die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 aus M2Si5N8:Eu mit einer Korngröße d50 von 15 µm, einer Dichte ρ von 4,3 g/cm3 und einer Beschichtung aus LiTaO3 in derselben Mischung wie vor der Sedimentation vor. Die Beschichtung weist eine mittlere Dicke von 3,5 µm und eine Dichte ρ von 7,45 g/cm3 auf.The example with the coating 25 from LiTaO 3 is also in 5 shown in a schematic side view. In the mixed conversion material after sedimentation (indicated by the arrow) are the first phosphor particles 10 from LuYAG: Ce with a particle size d 50 of 22 μm and a density ρ of 6.4 g / cm 3 and the second phosphor particles 20 of M 2 Si 5 N 8 : Eu with a particle size d 50 of 15 μm, a density ρ of 4.3 g / cm 3 and a coating of LiTaO 3 in the same mixture as before sedimentation. The coating has an average thickness of 3.5 μm and a density ρ of 7.45 g / cm 3 .

Durch die Beschichtung 25 wird auch das Streuverhalten der Partikel des zweiten Leuchtstoffs 20 verbessert, was zu einem Helligkeitsanstieg in einem Bauelement führt. Weiterhin kann die thermische Leitfähigkeit der Konversionsschicht, die das Konversionsmaterial enthält, erhöht werden, da die thermische Leitfähigkeit von LiTaO3 etwa drei bis vier Mal höher ist als die der zweiten Leuchtstoffpartikel 20. Weiterhin hilft die Beschichtung 25, bei der Konversion erzeugte Hitze von den zweiten Leuchtstoffpartikeln 20 über eine Fläche, die zwei Mal größer als ohne Beschichtung ist, abzuleiten, was zu einer Verringerung der Temperatur sowohl in den Leuchtstoffpartikeln 20 selbst als auch in dem umgebenden beispielsweise polymeren Matrixmaterial führt. Die gesamte Konversionsschicht aus dem Konversionsmaterial wird durch die Erhöhung der Größe der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 durch die Beschichtung 25 größer, aber die Peak-Temperatur, die für das Alterungsverhalten des Matrixmaterials, beispielsweise Silikon, kritisch ist, wird reduziert. Durch eine reduzierte Temperatur in dem Leuchtstoff wird auch durch geringeres thermisches Quenchen eine erhöhte Effizienz erreicht.Through the coating 25 is also the scattering behavior of the particles of the second phosphor 20 improves, which leads to an increase in brightness in a component. Furthermore, the thermal Conductivity of the conversion layer containing the conversion material can be increased, since the thermal conductivity of LiTaO 3 is about three to four times higher than that of the second phosphor particles 20 , Furthermore, the coating helps 25 in the conversion generated heat from the second phosphor particles 20 to dissipate over an area twice larger than without coating, resulting in a decrease in temperature in both the phosphor particles 20 itself as well as in the surrounding, for example, polymeric matrix material. The entire conversion layer of the conversion material is by increasing the size of the second phosphor particles 20 through the coating 25 larger, but the peak temperature, which is critical for the aging behavior of the matrix material, for example silicone, is reduced. Due to a reduced temperature in the phosphor, increased efficiency is also achieved by lower thermal quenching.

Soll die Sedimentationsgeschwindigkeit der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 größer als die der ersten Leuchtstoffpartikel 10 werden, kann in diesem Beispiel die Größe der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 weiter auf 29 µm erhöht werden, indem die Beschichtung 25 aus LiTaO3 eine Dicke von 7 µm aufweist. Ein solches Beispiel ist in 6 in schematischer Seitenansicht gezeigt. Aufgrund der erhöhten Sedimentationsgeschwindigkeit der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 bildet sich eine Schicht der rot emittierenden, zweiten Leuchtstoffpartikel 20 am Boden und damit näher an der Wärmesenke in einer LED, wenn das Konversionsmaterial für die Konversionsschicht einer LED verwendet wird. Das verhindert auch, dass die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 zu viel von der emittierten Strahlung der ersten Leuchtstoffpartikel 10 absorbieren. In diesem Beispiel erhöht sich die Gesamtdicke einer Konversionsschicht signifikant, da die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 mit Beschichtung 25 nun etwa sieben Mal größer sind als ohne Beschichtung 25.Should the sedimentation velocity of the second phosphor particles 20 larger than the first phosphor particles 10 can, in this example, the size of the second phosphor particles 20 further increased to 29 microns by the coating 25 from LiTaO 3 has a thickness of 7 microns. One such example is in 6 shown in a schematic side view. Due to the increased sedimentation rate of the second phosphor particles 20 a layer of the red emitting, second phosphor particles is formed 20 at the bottom and thus closer to the heat sink in an LED when the conversion material is used for the conversion layer of an LED. This also prevents the second phosphor particles 20 too much of the emitted radiation of the first phosphor particles 10 absorb. In this example, the total thickness of a conversion layer significantly increases because the second phosphor particles 20 with coating 25 now about seven times larger than without coating 25 ,

Der gleiche Effekt kann erreicht werden, wenn anstatt einer höheren Schichtdicke der Beschichtung 25 eine kleinere Größe der Partikel des ersten Leuchtstoffs 10 gewählt würde.The same effect can be achieved if instead of a higher layer thickness of the coating 25 a smaller size of the particles of the first phosphor 10 would be elected.

Ein solches Beispiel ist in 7 gezeigt, wieder in schematischer Seitenansicht. Hier haben die ersten Leuchtstoffpartikel 10 einen Durchmesser d50 von 12 µm und die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 wiederum eine Beschichtung 25 aus LiTaO3 mit einer Dicke von 3,5 µm. Auch hier bildet sich nach der Sedimentation wieder eine Schicht aus zweiten Leuchtstoffpartikeln 20 am Boden und eine Schicht aus ersten Leuchtstoffpartikeln 10 über den zweiten Leuchtstoffpartikeln 20. Aufgrund der verringerten Größe der ersten Leuchtstoffpartikel 10 wird zwar die Streuung dieses Leuchtstoffs wieder erhöht, aber da das blaue Licht, das von einer LED emittiert wird, zunächst an den zweiten Leuchtstoffpartikeln 20 vorbei muss und ein großer Teil davon konvertiert wird, bleibt nicht viel blaues Licht übrig, das an den ersten Leuchtstoffpartikeln 10 gestreut werden könnte. Im Falle einer Streuung passiert es zumindest teilweise abermals die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 und erhält somit eine zweite Gelegenheit, konvertiert zu werden. Der Helligkeitsverlust von 3 %, wie er in 3 gezeigt wurde, ist in diesem Beispiel somit signifikant reduziert, da die meisten auf Streuung beruhenden Verlustmechanismen blaues Licht betreffen.One such example is in 7 shown again in schematic side view. Here are the first phosphor particles 10 a diameter d 50 of 12 microns and the second phosphor particles 20 again a coating 25 made of LiTaO 3 with a thickness of 3.5 μm. Again, after sedimentation, a layer of second phosphor particles forms again 20 at the bottom and a layer of first phosphor particles 10 over the second phosphor particles 20 , Due to the reduced size of the first phosphor particles 10 Although the scattering of this phosphor is increased again, but since the blue light emitted by an LED, first to the second phosphor particles 20 has passed and a large part of it is converted, there is not much blue light left, that is the first phosphor particles 10 could be scattered. In the case of scattering, it at least partially again passes the second phosphor particles 20 and thus get a second opportunity to be converted. The brightness loss of 3%, as in 3 is thus significantly reduced in this example, since most scatter-based loss mechanisms involve blue light.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird für die ersten Leuchtstoffpartikel 10 ein LuAGaG:Ce-Leuchtstoff und für die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 ein SCASN:Eu-Leuchtstoff eingesetzt. Ohne eine zusätzliche Beschichtung 25 der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 würden diese Leuchtstoffpartikel 10, 20 separieren, wobei die ersten Leuchtstoffpartikel 10 aufgrund ihrer höheren Sedimentationsgeschwindigkeit schneller sedimentieren und sich somit am Boden anlagern würde. Mit einer zusätzlichen Beschichtung 25 der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 kann deren Sedimentationsgeschwindigkeit erhöht werden, um entweder eine gleiche oder sogar größere Sedimentationsgeschwindigkeit als die der ersten Leuchtstoffpartikel 10 zu erhalten. Beispiele von Beschichtungsmaterialien und deren Dichten ρB und Dicken rB, um gleiche Sedimentationsgeschwindigkeiten zu erhalten, also eine Separation der Leuchtstoffpartikel 10, 20 zu vermeiden, sind in Tabelle 5 angegeben. Weiterhin sind als Maß für die Sedimentationsgeschwindigkeiten das Produkt r2ρ der Leuchtstoffpartikel angegeben. Dickere Beschichtungen 25 würden zu einer höheren Sedimentationsgeschwindigkeit der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 führen und damit zu einer Schichtbildung mit den zweiten Leuchtstoffpartikeln 20 unter den ersten Leuchtstoffpartikeln 10. Tabelle 5 Leucht stoff ρ [g/cm3] d50 [µm] Beschich tungsmat erial ρB [g/cm3] rB [µm] r2ρ [g/cm] LuAGaG :Ce 7,0 17 - - - 5,058 *10-6 SCASN: Eu 4,2 13 - - - 1,775 *10-6 SCASN: Eu 4,2 13 Si3N4 2,9 6,339 5,058 *10-6 SCASN: Eu 4,2 13 AlN 3,2 5,791 5,058 *10-6 SCASN: Eu 4,2 13 Lu2O3 9,42 1,966 5,058 *10-6 In a further embodiment, for the first phosphor particles 10 a LuAGaG: Ce phosphor and for the second phosphor particles 20 a SCASN: Eu phosphor used. Without an additional coating 25 the second phosphor particle 20 would these phosphor particles 10 . 20 separate, with the first phosphor particles 10 sediment faster due to their higher sedimentation rate and thus accumulate on the ground. With an additional coating 25 the second phosphor particle 20 For example, their sedimentation rate may be increased to either equal or even greater sedimentation rate than that of the first phosphor particles 10 to obtain. Examples of coating materials and their densities ρ B and thicknesses r B in order to obtain the same sedimentation rates, ie a separation of the phosphor particles 10 . 20 to be avoided are given in Table 5. Furthermore, the product r 2 ρ of the phosphor particles is given as a measure of the sedimentation rates. Thicker coatings 25 would lead to a higher sedimentation rate of the second phosphor particles 20 lead and thus to a layer formation with the second phosphor particles 20 under the first phosphor particles 10 , Table 5 Luminescent material ρ [g / cm 3 ] d 50 [μm] Coating material ρ B [g / cm 3 ] r B [μm] r 2 ρ [g / cm] LuAGaG: Ce 7.0 17 - - - 5,058 * 10 -6 SCASN: Eu 4.2 13 - - - 1,775 * 10 -6 SCASN: Eu 4.2 13 Si 3 N 4 2.9 6,339 5,058 * 10 -6 SCASN: Eu 4.2 13 AlN 3.2 5,791 5,058 * 10 -6 SCASN: Eu 4.2 13 Lu 2 O 3 9.42 1,966 5,058 * 10 -6

Alle drei Beschichtungsmaterialien sind so gewählt, dass ihr Brechungsindex RI zwischen dem typischen Brechungsindex für Silikon-Matrixmaterialien (1,4 - 1,56) und dem Brechungsindex der zweiten Leuchtstoffpartikel 20 (2,1) liegt: Si3N4 hat einen Brechungsindex RI von 1,9 - 2,4, AlN hat einen Brechungsindex RI von 1,9 - 2,2 und Lu2O3 hat einen Brechungsindex von 1,93. Weiterhin haben alle drei Beschichtungsmaterialien eine thermische Leitfähigkeit, die größer ist als die von typischen Silikonmaterialien (0,1 - 0,2 W/mK). Si3N4 hat eine thermische Leitfähigkeit von 10 - 42 W/mK, AlN hat eine thermische Leitfähigkeit von 285 W/mK und Lu2O3 hat eine thermische Leitfähigkeit von 12 - 13 W/mK.All three coating materials are chosen to have their refractive index RI between the typical refractive index for silicone matrix materials (1.4-1.56) and the refractive index of the second phosphor particles 20 (2,1): Si 3 N 4 has a refractive index RI of 1.9-2.4, AlN has a refractive index RI of 1.9-2.2, and Lu 2 O 3 has a refractive index of 1.93. Furthermore, all three coating materials have a thermal conductivity which is greater than that of typical silicone materials (0.1-0.2 W / mK). Si 3 N 4 has a thermal conductivity of 10 - 42 W / mK, AlN has a thermal conductivity of 285 W / mK and Lu 2 O 3 has a thermal conductivity of 12 - 13 W / mK.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel soll eine Mischung eines LuAGaG:Ce-Leuchtstoffs (erste Leuchtstoffpartikel 10) und eines YAG:Ce-Leuchtstoffs mit einem RI von 1,82 und mit derselben Korngröße d50 von 17 µm (zweite Leuchtstoffpartikel 20) erreicht werden und eine Schichtbildung dieser Mischung aus ersten und zweiten Leuchtstoffpartikeln 10, 20 oberhalb eines SACSN-Leuchtstoffs mit einem RI von 2,1 und einem d50 von 13 µm (dritte Leuchtstoffpartikel) erzeugt werden. Um die Mischung der ersten 10 und zweiten Leuchtstoffpartikel 20 zu erreichen, können die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 entweder mit einer 2,4 µm dicken Beschichtung 25 aus Al2O3 (RI = 1,73, 30 W/mK), einer 2,0 µm dicken Beschichtung 25 von undotiertem YAG (RI = 1,82, 7 - 11 W/mK) oder einer 1,8 µm dicken Beschichtung 25 aus Y2O3 (RI = 1,92, 13 - 14 W/mK) beschichtet werden. Um eine Sedimentationsgeschwindigkeit für die dritten Leuchtstoffpartikel zu erreichen, die größer ist als die der ersten 10 und zweiten Leuchtstoffpartikel 20, können die dritten Leuchtstoffpartikel entweder mit einer mehr als 6,4 µm dicken Beschichtung 25 aus Si3N4 (RI = 1,9 - 2,4, 10 - 43 W/mK), einer mehr als 5,8 µm dicken Beschichtung 25 aus AlN (RI = 1,9 - 2,2, 285 W/mK) oder einer mehr als 3,4 µm dicken Beschichtung 25 aus BN (RI = 2,1, 30 W/mK) beschichtet werden. Die Leuchtstoffe, ihre Dichten ρ und Dicken d50 sowie die zugehörigen Beschichtungen mit deren Dichten ρB und Dicken rB sind in Tabelle 6 gezeigt. Weiterhin ist als Maß für die Sedimentationsgeschwindigkeiten das Produkt r2ρ der Leuchtstoffpartikel angegeben. Tabelle 6 Leucht stoff ρ [g/cm3] d50 [µm] Beschich tungsmat erial ρB [g/cm3] rB [µm] r2ρ [g/cm] LuAGaG :Ce 7,0 17 - - - 5,058 *10-6 YAG:Ce 4,6 17 - - - 3,302 *10-6 YAG:Ce 4,6 17 Al2O3 3,95 2,419 5,058 *10-6 YAG:Ce 4,6 17 YAG 4,6 2,004 5,058 *10-6 YAG:Ce 4,6 17 Y2O3 5,01 1,805 5,058 *10-6 SCASN: Eu 4,2 13 - - - 1,775 *10-6 SCASN: Eu 4,2 13 Si3N4 2,9 6,339 5,058 *10-6 SCASN: Eu 4,2 13 AlN 3,2 5,791 5,058 *10-6 SCASN: Eu 4,2 13 BN 3,45 5,399 5,058 *10-6 In a further embodiment, a mixture of a LuAGaG: Ce phosphor (first phosphor particles 10 ) and a YAG: Ce phosphor with an RI of 1.82 and with the same particle size d 50 of 17 μm (second phosphor particles 20 ) and a layer formation of this mixture of first and second phosphor particles 10 . 20 above a SACSN phosphor with an RI of 2.1 and a d 50 of 13 μm (third phosphor particles). To the mixture of the first 10 and second phosphor particles 20 To reach the second phosphor particles can 20 either with a 2.4 μm thick coating 25 made of Al 2 O 3 (RI = 1.73, 30 W / mK), a 2.0 μm thick coating 25 of undoped YAG (RI = 1.82, 7 - 11 W / mK) or a 1.8 μm thick coating 25 from Y 2 O 3 (RI = 1.92, 13-14 W / mK) are coated. To achieve a sedimentation rate for the third phosphor particles that is greater than that of the first 10 and second phosphor particles 20 , the third phosphor particles can either be coated with more than 6.4 microns 25 of Si 3 N 4 (RI = 1.9-2.4, 10-43 W / mK), a more than 5.8 μm thick coating 25 AlN (RI = 1.9-2.2, 285 W / mK) or more than 3.4 μm thick coating 25 be coated from BN (RI = 2.1, 30 W / mK). The phosphors, their densities ρ and thicknesses d 50 and the associated coatings with their densities ρ B and thicknesses r B are shown in Table 6. Furthermore, the product r 2 ρ of the phosphor particles is given as a measure of the sedimentation rates. Table 6 Luminescent material ρ [g / cm 3 ] d 50 [μm] Coating material ρ B [g / cm 3 ] r B [μm] r 2 ρ [g / cm] LuAGaG: Ce 7.0 17 - - - 5,058 * 10 -6 YAG: Ce 4.6 17 - - - 3.302 * 10 -6 YAG: Ce 4.6 17 Al 2 O 3 3.95 2,419 5,058 * 10 -6 YAG: Ce 4.6 17 YAG 4.6 2,004 5,058 * 10 -6 YAG: Ce 4.6 17 Y 2 O 3 5.01 1,805 5,058 * 10 -6 SCASN: Eu 4.2 13 - - - 1,775 * 10 -6 SCASN: Eu 4.2 13 Si 3 N 4 2.9 6,339 5,058 * 10 -6 SCASN: Eu 4.2 13 AlN 3.2 5,791 5,058 * 10 -6 SCASN: Eu 4.2 13 BN 3.45 5,399 5,058 * 10 -6

In einem weiteren Ausführungsbeispiel soll eine Schichtbildung erreicht werden, wobei zu unterst eine Sr4Al14O25:Eu (d50 = 15 µm) Leuchtstoffschicht (dritte Leuchtstoffpartikel) angeordnet sein soll und darüber eine Mischung der Leuchtstoffe KSF mit einem d50 von 27 µm (erste Leuchtstoffpartikel 10) und β-SiAlON mit einem d50 von 15 µm (zweite Leuchtstoffpartikel 20). Um so eine Schichtbildung zu erreichen, werden die dritten Leuchtstoffpartikel mit einer Beschichtung 25 versehen, die mehr als 2,8 µm dickes SrTiO2 enthält. Um gleiche Sedimentationsgeschwindigkeiten r2ρ für die Partikel der ersten 10 und zweiten Leuchtstoffpartikel 20 zu erhalten, können die zweiten Leuchtstoffpartikel 20 mit einer 3,9 µm dicken Beschichtung 25 aus Al2O3 beschichtet werden. Diese Leuchtstoffmischung und die jeweiligen Beschichtungen 25 sind in Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7 Leucht stoff ρ [g/cm3] d50 [µm] Beschich tungsmat erial ρB [g/cm3] rB [µm] r2ρ [g/cm] KSF:Mn 2,65 27 - - - 4,830 *10-6 β-SiAlON :Eu 3,2 15 - - - 1,800 *10-6 β-SiAlON :Eu 3,2 15 Al2O3 3,95 3,872 4,830 *10-6 Sr4Al14 O25: Eu 3,7 15 - - - 2,081 *10-6 Sr4A114 O25: Eu 3,7 15 SrTiO3 5,12 2,782 4,830 *10-6 In a further embodiment, a layer formation is to be achieved, wherein at the bottom of a Sr 4 Al 14 O 25 : Eu (d 50 = 15 microns) phosphor layer (third phosphor particles) should be arranged and about a mixture of the phosphors KSF with a d 50 of 27 μm (first phosphor particles 10 ) and β-SiAlON with a d 50 of 15 μm (second phosphor particles 20 ). In order to achieve a layer formation, the third phosphor particles are coated with a coating 25 which contains more than 2.8 μm thick SrTiO 2 . By the same sedimentation velocities r 2 ρ for the particles of the first 10 and second phosphor particles 20 to obtain the second phosphor particles 20 with a 3.9 μm thick coating 25 be coated from Al 2 O 3 . This phosphor mixture and the respective coatings 25 are shown in Table 7. Table 7 Luminescent material ρ [g / cm 3 ] d 50 [μm] Coating material ρ B [g / cm 3 ] r B [μm] r 2 ρ [g / cm] KSF: Mn 2.65 27 - - - 4,830 * 10 -6 β-SiAlON: Eu 3.2 15 - - - 1,800 * 10 -6 β-SiAlON: Eu 3.2 15 Al 2 O 3 3.95 3,872 4,830 * 10 -6 Sr 4 Al 14 O 25 : Eu 3.7 15 - - - 2,081 * 10 -6 Sr 4 A1 14 O 25 : Eu 3.7 15 SrTiO 3 5.12 2,782 4,830 * 10 -6

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The invention is not limited by the description with reference to the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Partikel des ersten LeuchtstoffsParticles of the first phosphor
2020
Partikel des zweiten LeuchtstoffsParticles of the second phosphor
2525
Beschichtungcoating
3030
Matrixmaterialmatrix material
TT
Temperaturtemperature
QE(T)/QE(25°C)QE (T) / QE (25 ° C)
thermisches Quenchen der Quantenausbeutethermal quenching of the quantum yield
QEQE
normiert auf die Quantenausbeute bei 25°Cnormalized to the quantum yield at 25 ° C

Claims (16)

Konversionsmaterial, umfassend - ein Matrixmaterial (30), - Partikel eines ersten Leuchtstoffs (10), die in dem Matrixmaterial (30) eingebettet sind, und - Partikel eines zweiten Leuchtstoffs (20), die in dem Matrixmaterial (30) eingebettet sind, wobei die Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) kleiner als die Partikel des ersten Leuchtstoffs (10) sind und/oder eine geringere Dichte aufweisen und wobei die Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) eine Beschichtung (25) aufweisen.Conversion material comprising a matrix material (30), Particles of a first phosphor (10) embedded in the matrix material (30), and Particles of a second phosphor (20) embedded in the matrix material (30), wherein the particles of the second phosphor (20) are smaller than the particles of the first phosphor (10) and / or have a lower density and wherein the particles of the second phosphor (20) have a coating (25). Konversionsmaterial nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Matrixmaterial (30) einen ersten Brechungsindex aufweist, die Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) einen zweiten Brechungsindex aufweisen und die Beschichtung (25) einen dritten Brechungsindex aufweist, wobei der dritte Brechungsindex gleich dem ersten Brechungsindex ist oder zwischen dem ersten und dem zweiten Brechungsindex liegt.Conversion material according to the preceding claim, wherein the matrix material (30) has a first refractive index, the particles of the second phosphor (20) have a second refractive index and the coating (25) has a third refractive index, wherein the third refractive index is equal to the first refractive index or is between the first and the second refractive index. Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (25) eine Dichte aufweist, die größer oder gleich der Dichte der Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) ist.Conversion material according to one of the preceding claims, wherein the coating (25) has a density which is greater than or equal to the density of the particles of the second phosphor (20). Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) aufweisend die Beschichtung (25) größer oder gleich der Sedimentationsgeschwindigkeit der Partikel des ersten Leuchtstoffs (10) ist. Conversion material according to one of the preceding claims, wherein the sedimentation velocity of the particles of the second phosphor (20) comprising the coating (25) is greater than or equal to the sedimentation velocity of the particles of the first phosphor (10). Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils ein Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) eine Beschichtung (25) aufweist und/oder mehrere Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) gemeinsam eine Beschichtung (25) aufweisen.Conversion material according to one of the preceding claims, wherein in each case one particle of the second phosphor (20) has a coating (25) and / or a plurality of particles of the second phosphor (20) together have a coating (25). Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (25) eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die größer als eine thermische Leitfähigkeit des Matrixmaterials (30) ist.Conversion material according to one of the preceding claims, wherein the coating (25) has a thermal conductivity that is greater than a thermal conductivity of the matrix material (30). Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (25) eine thermische Leitfähigkeit aufweist, die größer ist als eine thermische Leitfähigkeit der Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20).Conversion material according to one of the preceding claims, wherein the coating (25) has a thermal conductivity that is greater than a thermal conductivity of the particles of the second phosphor (20). Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beschichtung (25) zumindest stellenweise eine Dicke aufweist, die größer als 100 nm, bevorzugt größer als 500 nm ist.Conversion material according to one of the preceding claims, wherein the coating (25) at least in places has a thickness which is greater than 100 nm, preferably greater than 500 nm. Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen den Partikeln des zweiten Leuchtstoffs (20) und der Beschichtung (25) eine Schutzschicht angeordnet ist.Conversion material according to one of the preceding claims, wherein a protective layer is arranged between the particles of the second phosphor (20) and the coating (25). Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei auf der Beschichtung (25) eine Antireflexionsschicht angeordnet ist.Conversion material according to one of the preceding claims, wherein an antireflection coating is arranged on the coating (25). Konversionsmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Partikel des ersten Leuchtstoffs (10) eine erste Schicht und die Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) eine zweite Schicht in dem Matrixmaterial (30) bilden und die erste Schicht auf der zweiten Schicht angeordnet ist.Conversion material according to one of the preceding claims, wherein the particles of the first phosphor (10) form a first layer and the particles of the second phosphor (20) form a second layer in the matrix material (30) and the first layer is disposed on the second layer. Konversionsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Partikel des ersten Leuchtstoffs (10) und die Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) gemischt in dem Matrixmaterial (30) verteilt sind.Conversion material according to one of Claims 1 to 10 wherein the particles of the first phosphor (10) and the particles of the second phosphor (20) are mixedly distributed in the matrix material (30). Konversionsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiterhin aufweisend Partikel eines dritten Leuchtstoffs, die eine Beschichtung (25) aufweisen.Conversion material according to one of Claims 1 to 10 , further comprising particles of a third phosphor having a coating (25). Strahlung emittierendes Bauelement umfassend eine aktive Schichtenfolge, die elektromagnetische Strahlung eines ersten Wellenlängenbereichs emittiert, und eine Konversionsschicht, die im Strahlengang der Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs angeordnet ist und ein Konversionsmaterial gemäß einem der vorherigen Ansprüche enthält.A radiation-emitting component comprising an active layer sequence which emits electromagnetic radiation of a first wavelength range, and a conversion layer which is arranged in the beam path of the radiation of the first wavelength range and contains a conversion material according to one of the preceding claims. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Konversionsschicht die Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Strahlung zumindest eines zweiten und dritten Wellenlängenbereichs konvertiert.Component according to the preceding claim, wherein the conversion layer at least partially converts the radiation of the first wavelength range into radiation of at least one second and third wavelength range. Bauelement nach einem der Ansprüche 14 und 15, wobei die Partikel des zweiten Leuchtstoffs (20) eine zweite Schicht bilden und auf der der aktiven Schichtenfolge zugewandten Seite der Konversionsschicht angeordnet sind, und die Partikel des ersten Leuchtstoffs (10) eine erste Schicht bilden und auf der von der aktiven Schichtenfolge abgewandten Seite der zweiten Schicht in der Konversionsschicht angeordnet sind.Component according to one of Claims 14 and 15 , wherein the particles of the second phosphor (20) form a second layer and are arranged on the side of the conversion layer facing the active layer sequence, and the particles of the first phosphor (10) form a first layer and on the side facing away from the active layer sequence second layer are arranged in the conversion layer.
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